FR2984901A1 - Composition de caoutchouc comprenant un derive de cellulose - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne une composition de caoutchouc renforcée à base d'au moins au moins un élastomère diénique, une charge renforçante comprenant majoritairement une charge inorganique renforçante, un agent de couplage et 15 à 50 pce d'un polysaccharide hydroxyalkylé. Le polysaccharide hydroxyalkylé est préférentiellement une cellulose, encore plus préférentiellement l'hydroxyéthylcellulose ou l'hydroxypropylcellulose.

Description

Le domaine de la présente invention est celui des compositions de caoutchouc diéniques renforcées majoritairement par une charge inorganique telle que la silice, utilisables notamment pour la fabrication de pneumatiques pour véhicules. 10 La présente invention concerne l'utilisation d'agents d'aide à la mise en oeuvre des compositions de caoutchouc utilisées pour la fabrication des pneumatiques. Ces agents d'aide à la mise en oeuvre sont également appelés plastifiants. Le mode d'action de ces plastifiants consiste à réduire la viscosité à l'état cru de ces compositions, c'est-à-dire la viscosité des compositions avant leur réticulation. 15 Les plastifiants sont utilisés depuis longtemps dans les compositions d'élastomères diéniques renforcées par une charge, et destinés en particulier pour confectionner des articles de pneumatiques. Peuvent être citées à ce titre les huiles aromatiques ou non aromatiques comme par exemple les huiles naphténiques, les huiles paraffiniques, les 20 huiles MES, les huiles minérales et les huiles végétales telles que l'huile de colza, de tournesol ou de ricin. Néanmoins l'utilisation de ces huiles dans les compositions de caoutchouc pour pneumatique s'accompagne d'une diminution de la rigidité à l'état cuit des compositions correspondantes, c'est-à-dire la rigidité des compositions après leur réticulation. Cette diminution de la rigidité à l'état cuit de la composition de caoutchouc 25 qui s'accentue avec le taux d'huile, se traduit par exemple dans le cas de son utilisation en bande de roulement ou en sous-couche de bande de roulement, par un moindre niveau de comportement routier sur véhicule automobile, c'est-à-dire une moins bonne tenue de route du véhicule automobile. 30 L'amélioration de la mise en oeuvre des compositions élastomères renforcées sans diminuer leur rigidité à l'état cuit reste une préoccupation forte des concepteurs de pneumatiques pour combiner à la fois une bonne productivité dans la fabrication des compositions d'élastomères renforcés pour pneumatique et une bonne performance du pneumatique, notamment une bonne tenue de route du véhicule automobile. 35 La présente invention a pour but d'améliorer la mise en oeuvre des compositions de caoutchouc renforcés majoritairement par une charge inorganique et destinés à la fabrication de pneumatiques, et ceci sans diminuer la rigidité de la composition de caoutchouc à l'état cuit. 40 P10-2791 - 1 -5 - 2 - Ce but est atteint en ce que les Inventeurs ont déterminé lors de leurs recherches que l'utilisation dans des proportions spécifiques d'un polysaccharide hydroxyalkylé dans une composition de caoutchouc renforcée majoritairement d'une charge inorganique permet de réduire la viscosité à l'état cru de la composition de caoutchouc sans en diminuer la rigidité à l'état cuit, voire même en l'augmentant. En conséquence un premier objet de l'invention concerne une composition de caoutchouc renforcée à base d'au moins un élastomère diénique, une charge renforçante comprenant majoritairement une charge inorganique renforçante, un agent de couplage et 15 à 50 pce d'un polysaccharide hydroxyalkylé. L'invention a également pour objet un procédé pour préparer la composition de caoutchouc conforme à l'invention.

Un autre objet de l'invention est un article semi-fini en caoutchouc pour pneumatique constitué en tout ou partie de la composition de caoutchouc renforcée définie plus haut. L'invention a également pour objet un pneumatique comprenant au moins un article semi-fini en caoutchouc constitué en tout ou partie de la composition de caoutchouc renforcée telle que définie plus haut. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Dans la présente description, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des % en masse. L'abréviation "pce" signifie parties en poids pour cent parties d'élastomère (du total des élastomères si plusieurs élastomères sont présents). D'autre part, tout intervalle de valeurs désigné par l'expression "entre a et b" représente le domaine de valeurs supérieur à "a" et inférieur à "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).

Par l'expression composition "à base de", il faut entendre dans la présente description une composition comportant le mélange et/ou le produit de réaction in situ des différents constituants utilisés, certains de ces constituants de base (par exemple l'élastomère, la charge ou autre additif classiquement utilisé dans une composition de caoutchouc destinée à la fabrication de pneumatique) étant susceptibles de, ou destinés à réagir entre P10-2791 - 3 - eux, au moins en partie, lors des différentes phases de fabrication de la composition destinée à la fabrication de pneumatique.

Une caractéristique essentielle de la composition de caoutchouc conforme à l'invention est de comprendre au moins un élastomère diénique. Par élastomère 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 10 copolymère) d'unités monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non). Plus particulièrement, par élastomère diénique, on entend tout homopolymère obtenu par polymérisation d'un monomère diène conjugué ayant 4 à 12 atomes de carbone, ou tout 15 copolymère obtenu par copolymérisation d'un ou plusieurs diènes conjugués entre eux ou avec un ou plusieurs composés vinylaromatiques ayant de 8 à 20 atomes de carbone. Dans le cas de copolymères, ceux-ci contiennent de 20 à 99% en poids d'unités diéniques et de 1 à 80% en poids d'unités vinylaromatique. 20 A titre de diènes conjugués conviennent notamment le butadiène-1,3, le 2-méthy1-1,3- butadiène, les 2,3-di(alkyle en C1-05)-1,3-butadiènes tels que par exemple le 2,3- diméthy1-1,3-butadiène, le 2,3-diéthy1-1,3-butadiène, le 2-méthy1-3-éthy1-1,3-butadiène, le 2-méthyl-3-isopropyl-1,3-butadiène, un ary1-1,3-butadiène, le 1,3-pentadiène, le 2,4- hexadiène. A titre de composés vinylaromatique conviennent par exemple le styrène, 25 l' ortho-, méta-, para-méthylstyrène, le mélange commercial "vinyle-toluène", le para- tertiobutylstyrène, les méthoxystyrènes, les chlorostyrènes, le vinylmésitylène, le divinylbenzène, le vinylnaphtalène. Les élastomères peuvent avoir toute microstructure qui est fonction des conditions de 30 polymérisation utilisées, notamment de la présence ou non d'un agent modifiant et/ou randomisant et des quantités d'agent modifiant et/ou randomisant employées. Les élastomères peuvent être par exemple à blocs, statistiques, séquencés, microséquencés, et être préparés en dispersion ou en solution ; ils peuvent être couplés et/ou étoilés ou encore fonctionnalisés avec un agent de couplage et/ou d'étoilage ou de 35 fonctionnalisation. Préférentiellement, l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes (BR), le caoutchouc naturel (NR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, et les mélanges de ces 40 élastomères. De tels copolymères sont plus préférentiellement choisis dans le groupe P10-2791 - 4 - constitué par les copolymères de butadiène-styrène (SBR), que ces derniers soient préparés par polymérisation en émulsion (ESBR) comme en solution (SSBR), les copolymères d'isoprène-butadiène (BIR), les copolymères d'isoprène-styrène (SIR) et les copolymères d'isoprène-butadiène-styrène (SBIR).

La composition de caoutchouc de l'invention peut contenir un seul élastomère diénique ou un mélange de plusieurs élastomères diéniques, le ou les élastomères diéniques pouvant être utilisés en association avec tout type d'élastomère synthétique autre que diénique, voire avec des polymères autres que des élastomères, par exemple des polymères thermoplastiques. Une autre caractéristique essentielle de la composition de caoutchouc conforme à l'invention est de comprendre une charge renforçante comprenant majoritairement une charge inorganique renforçante, c'est-à-dire la charge inorganique constitue plus de 50% en masse de la charge renforçante totale de la composition de caoutchouc. Par "charge inorganique renforçante", doit être entendu dans la présente demande toute charge inorganique ou minérale, quelles que soient sa couleur et son origine (naturelle ou de synthèse), encore appelée charge "blanche", charge "claire" ou même charge "non- noire" par opposition au noir de carbone, capable de renforcer à elle seule, sans autre moyen qu'un agent de couplage intermédiaire, une composition de caoutchouc destinée à la fabrication de pneumatiques, en d'autres termes apte à remplacer, dans sa fonction de renforcement, un noir de carbone conventionnel de grade pneumatique ; une telle charge se caractérise généralement, de manière connue, par la présence de groupes hydroxyle (-OH) à sa surface. Préférentiellement la charge inorganique est une silice. La silice utilisée peut être toute silice renforçante connue de l'homme du métier.

A titre de charge inorganique renforçante, on citera également les charges minérales du type alumineuse, en particulier de l'alumine (A1203) ou des (oxyde)hydroxydes d'aluminium, ou encore des oxydes de titane renforçants.

A titre de charge équivalente de la charge inorganique renforçante peut être utilisée une charge renforçante d'une autre nature, notamment organique, dès lors que cette charge renforçante est recouverte d'une couche inorganique telle que silice, ou bien comporte à sa surface des sites fonctionnels, notamment hydroxyles, nécessitant l'utilisation d'un agent de couplage pour établir la liaison entre cette charge renforçante et l'élastomère diénique. A ce titre conviennent également les noirs de carbone modifiés par de la silice P10-2791 - 5 - tels que, à titre non limitatif, les charges qui sont commercialisées par la société CABOT sous la dénomination « CRX 2000 », et qui sont décrites dans la demande de brevet internationale WO-A-96/37547.

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. Bien entendu on entend également par charge inorganique renforçante des mélanges de différentes charges inorganiques renforçantes, en particulier de silices hautement dispersibles.

Selon un mode de réalisation particulier, à cette charge inorganique renforçante peut être ajoutée une charge organique. Comme charge organique, on préfère un noir de carbone.

Comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs conventionnellement utilisés dans les 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. Comme exemples de charges organiques autres que des noirs de carbone, on peut citer les charges organiques de polyvinyle fonctionnalisé telles que décrites dans les demandes de brevetWO-A-2006/069792, WO-A-2006/069793, WO-A-2008/003434 et W0-A- 2008/003435. De manière préférentielle, le taux de charge renforçante totale est compris entre 30 et 200 pce. En deçà de 30 pce, le renforcement de la composition de caoutchouc est insuffisant pour apporter un niveau de cohésion ou de résistance à l'usure adéquats du composant caoutchouteux du pneumatique comprenant cette composition. De manière encore plus préférentielle, le taux de charge renforçante totale est d'au moins 50 pce. Au-delà de 150 pce, il existe un risque d'augmentation de l'hystérèse et donc de la résistance au roulement des pneumatiques. Pour cette raison, le taux de charge renforçante totale est de préférence inférieure à 150 pce, et varie plus préférentiellement dans un domaine allant de 50 à 120 pce, notamment pour un usage dans une bande de roulement de pneumatique. Le noir de carbone, lorsqu'il est présent, est utilisé de préférence à un taux inférieur à 20 pce, plus préférentiellement inférieur à 10 pce (par exemple entre 0.5 et 20 pce, notamment entre 2 et 10 pce). Dans les intervalles indiqués, on bénéficie des propriétés P10-2791 - 6 - colorantes (agent de pigmentation noire) et anti-UV des noirs de carbone, sans pénaliser par ailleurs les performances typiques apportées par la charge inorganique renforçante.

La composition de caoutchouc conforme à l'invention a aussi pour autre caractéristique essentielle de comprendre un agent de couplage. Par agent de couplage (ou agent de liaison), on entend plus précisément un agent apte à établir une liaison suffisante de nature chimique et/ou physique entre la charge inorganique renforçante et l'élastomère, tout en facilitant la dispersion de cette charge au sein de la matrice élastomère.Un tel agent de liaison, au moins bifonctionnel, a par exemple comme formule générale simplifiée " Y-T-X' ", dans laquelle : Y représente un groupe fonctionnel (fonction "Y") qui est capable de se lier physiquement et/ou chimiquement à la charge inorganique, une telle liaison pouvant être établie, par exemple, entre un atome de silicium de l'agent de couplage et les groupes hydroxyle (-OH) de surface de la charge inorganique (par exemple les silanols de surface lorsqu'il s'agit de silice); X' représente un groupe fonctionnel (fonction " X' ") capable de se lier physiquement et/ou chimiquement à l'élastomère, par exemple par l'intermédiaire d'un atome de soufre; T représente un groupe divalent permettant de relier Y et X'.

De manière préférentielle, l'agent de couplage est un silane, encore plus préférentiellement un silane polysulfuré. La teneur en agent de couplage est avantageusement inférieure à 20 pce, étant entendu qu'il est en général souhaitable d'en utiliser le moins possible. Typiquement le taux d'agent de couplage représente de 0,5% à 15% en poids par rapport à la quantité de charge inorganique. Son taux est préférentiellement compris entre 0,5 et 12 pce, plus préférentiellement compris dans un domaine allant de 3 à 10 pce. Ce taux est aisément ajusté par l'homme du métier selon le taux de charge inorganique utilisé dans la composition. La composition de caoutchouc conforme à l'invention a pour autre caractéristique essentielle de comprendre un polysaccharide hydroxyalkylé dans une proportion allant de 15 à 50 pce. P10-2791 - 7 - En deçà de 15 pce, le taux de polysaccharide hydroxyalkylé est insuffisant pour diminuer la viscosité à l'état cru de la composition de caoutchouc en vue d'améliorer la mise en oeuvre de cette composition de caoutchouc. Au-delà de 50 pce, la résistance à l'usure ou la cohésion de la composition de caoutchouc est dégradée. Selon un mode de réalisation préférentiel, le taux de polysaccharide hydroxyalkylé est compris dans un domaine allant de 20 à 35 pce. Cette plage préférentielle permet d'optimiser le compromis entre le niveau de viscosité à l'état cru de la composition de caoutchouc et le niveau de rigidité à l'état cuit de la composition de caoutchouc, comparativement à une composition de caoutchouc exempte de polysaccharide hydroxyalkylé. Selon un mode de réalisation conforme à l'invention, le polysaccharide hydroxyalkylé est un polysaccharide dont au moins une des fonctions hydroxyles de la chaîne polysaccharide est hydroxyalkylé. Le groupement alkyle constituant l'hydroxyalkyle est préférentiellement un groupement en C1-C4, plus préférentiellement en C2 ou C3.

A titre d'exemple peuvent être cités les produits de Aqualon : Natrosol® CS (hydroxyéthylcellulose), Klucel® (hydroxypropylcellulose) et N-Hance® HP (gomme de guar hydroxypropylée).

La synthèse de polysaccharides hydroxyalkylés par réaction d'un agent hydroxyalkylant sur un polysaccharide est bien connue et est par exemple décrite dans les brevets US 3,287,353 et US 3,131,176 ou dans la publication « Polfmeros : Ciência e Tecnologia », vol. 15, n°2, 84-90 (2005). L'agent hydroxyalkylant est par exemple le paraformaldéhyde, un oxyde d'alkylène comme l'oxyde d'éthylène, de propylène ou le 3,4-époxy-1-butène, ou encore l'alcool glycidique (déshydratation partiel du glycérol), l'épichlorhydrine, l'éthylène chlorhydrine, et similaires, et leurs mélanges. Le polysaccharide modifié peut contenir aussi des unités oxyde d'alkylène polymérisé dans la mesure où la fonction hydroxyle résultant de la réaction d'hydroxyalkylation peut à son tour réagir avec une nouvelle molécule de réactif d'hydroxyalkylation et ainsi de suite jusqu'à épuisement en réactif ou neutralisation du milieu réactionnel pour stopper la réaction. Ces produits sont également décrits dans le brevet US 3,287,353 ou dans la publication « Polfmeros : Ciência e Tecnologia », vol. 15, n°2, 84-90 (2005).

P10-2791 - 8 - Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le polysaccharide hydroxyalkylé est une cellulose hydroxyalkylée. Selon une variante de ce mode de réalisation particulier de l'invention, le polysaccharide hydroxyalkylé est l'hydroxyéthylcellulose. Selon une variante davantage préférentielle de ce mode de réalisation particulier de l'invention, le polysaccharide hydroxyalkylé est l'hydroxypropylcellulose.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la composition de caoutchouc peut comprendre un mélange de plusieurs polysaccharides hydroxyalkylés, sachant que le taux total de polysaccharides hydroxyalkylés dans la composition de caoutchouc varie de 15 à 50 pce, préférentiellement de 20 à 35 pce.

Les compositions de caoutchouc conformes à l'invention peuvent également contenir des activateurs de couplage, des agents de recouvrement des charges inorganiques ou plus généralement des agents d'aide à la mise en oeuvre 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 oeuvre à l'état cru, ces agents étant par exemple des silanes hydrolysables tels que des alkylalkoxysilanes, des polyols, des polyéthers, des amines primaires, secondaires ou tertiaires, des polyorganosiloxanes hydroxylés ou hydrolysables.

Les compositions de caoutchouc conformes à l'invention peuvent comporter également tout ou partie des additifs usuels habituellement utilisés dans les compositions d'élastomères destinées à constituer des mélanges externes d'articles finis en caoutchouc tels que des pneumatiques, en particulier de bandes de roulement, comme par exemple des plastifiants ou des huiles d'extension, que ces derniers soient de nature aromatique ou non-aromatique, notamment des huiles très faiblement ou non aromatiques (e.g., huiles paraffiniques, naphténiques hydrogénées, huiles MES ou TDAE), des huiles végétales, les plastifiants éthers, les plastifiants esters (par exemple les trioléates de glycérol), des charges autres que celles précitées, par exemple des charges lamellaires, des résines plastifiantes hydrocarbonées présentant une haute Tg, de préférence supérieure à 30°C, telles que décrites par exemple dans les demandes WO 2005/087859, WO 2006/061064 et WO 2007/017060, des pigments, des agents de protection tels que cires anti-ozone, anti-ozonants chimiques, anti-oxydants, des agents anti-fatigue, des résines renforçantes (tels que résorcinol ou bismaléimide), des accepteurs (par exemple résine phénolique novolaque) ou des donneurs de méthylène (par exemple HMT ou H3M) tels que décrits par exemple dans la demande WO 02/10269, un système de réticulation de préférence à P10-2791 - 9 - base de soufre, mais également de donneurs de soufre, et/ou de peroxyde et/ou de bismaléimides, des accélérateurs ou retardateurs de vulcanisation, des activateurs de vulcanisation. Les résines plastifiantes hydrocarbonées citées ci-dessus sont des polymères bien connus de l'homme du métier et sont à base essentiellement à base de carbone et d'hydrogène, mais peuvent comporter d'autres types d'atomes. La composition de caoutchouc selon l'invention est fabriquée de manière connue en soi dans des mélangeurs appropriés.

La composition de caoutchouc à base d'au moins un élastomère diénique, une charge renforçante et comprenant le polysaccharide hydroxyalkylé selon des taux conformes à l'invention est fabriquée 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 ») à haute température, jusqu'à une température maximale comprise entre 110°C et 190°C, de préférence entre 130°C et 180°C, suivie d'une seconde phase de travail mécanique (phase dite « productive ») jusqu'à une plus basse température, typiquement inférieure à 110°C, par exemple entre 40°C et 100°C, phase de finition au cours de laquelle est incorporé le système de réticulation. Le procédé conforme à l'invention pour préparer la composition de caoutchouc conforme à l'invention comprend les étapes suivantes : incorporer à un élastomère diénique, au cours d'une première étape dite non productive, une charge renforçante comprenant majoritairement une charge inorganique, un agent de couplage, un polysaccharide hydroxyalkylé selon un taux allant de 15 à 50 pce, le cas échéant un plastifiant, ainsi que les autres ingrédients de la composition à l'exception du système de réticulation en malaxant thermomécaniquement le tout jusqu'à atteindre une température maximale comprise entre 110 et 190°C ; refroidir l'ensemble à une température inférieure à 100°C ; incorporer ensuite, au cours d'une seconde étape dite productive un système de réticulation ; malaxer le tout jusqu'à une température maximale inférieure à 110°C. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le système de réticulation est à base de soufre. P10-2791 -10- 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, pour former par exemple un profilé de caoutchouc utilisé comme composant caoutchouteux pour la confection du pneumatique.

Ainsi selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la composition de caoutchouc conforme à l'invention constitue en partie ou en totalité un article semi-fini en caoutchouc pour pneumatique, la composition de caoutchouc pouvant être soit à l'état cru (avant réticulation), soit à l'état cuit (après réticulation). Cet article semi-fini est préférentiellement une bande de roulement ou une sous-couche radialement intérieur de bande de roulement. Les caractéristiques précitées de la présente invention, ainsi que d'autres, seront mieux comprises à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, et des figures relatives à ces exemples et illustrant les compromis plasticité rigidité d'une part, et hystérèse rigidité d'autre part.

EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION Mesures et tests utilisés Plasticité Mooney On utilise un consistomètre oscillant tel que décrit dans la norme française NF T 43-005 (Novembre 1980). La mesure de plasticité Mooney se fait selon le principe suivant : la composition à l'état cru (i.e., avant cuisson) est moulée dans une enceinte cylindrique chauffée à 100°C. Après une minute de préchauffage, le rotor tourne au sein de l'éprouvette à 2 tours/minute et on mesure le couple utile pour entretenir ce mouvement après 4 minutes de 25 rotation. La plasticité Mooney (ML 1+4) est exprimée en "unité Mooney" (UM, avec 1 UM = 0,83 Newton.mètre). Propriétés dynamiques Les propriétés dynamiques G* et Max tan(8) 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 fréquencede 10Hz, dans les conditions normales de température (23°C) selon la norme ASTM D1349-09. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1% P10-2791 à 50% (cycle aller), puis de 50% à 1% (cycle retour). Les résultats exploités sont le module complexe de cisaillement dynamique (G*) et le facteur de perte tan(8). Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tan(8) observée (Max tan(8)).

Préparation des compositions de caoutchouc On procède pour les essais qui suivent de la manière suivante : dans un mélangeur interne rempli à 70% et dont la température initiale de cuve est de 60°C, sont malaxés les élastomères diéniques, le noir de carbone, la silice, le silane, l'antioxydant, l'anti- ozonant, les activateurs de vulcanisation, les plastifiants et le polysaccharide hydroxyalkylé. Après un travail thermomécanique qui dure au maximum 6 minutes pour une vitesse moyenne des palettes de 40 tours/minute dans un mélangeur d'environ 3.3 litres jusqu'à atteindre une température maximale de 160°C ou un temps de mélangeage de 6 minutes, on récupère le mélange résultant, on le refroidit et on lui ajoute le système de vulcanisation (soufre et accélérateur sulfénamide sur un mélangeur externe (homo- finisseur) à 23°C, en mélangeant le tout pendant environ 5 à 6 min (phase productive). Les compositions ainsi obtenues sont ensuite calandrées sous la forme de plaques (épaisseur de 2 à 3 mm) ou de feuilles fines de caoutchouc pour la mesure de leurs propriétés physiques ou mécaniques, ou extrudées sous la forme de profilés utilisables directement, après découpage et/ou assemblage aux dimensions souhaitées, pour obtenir un composant caoutchouteux.

Essais Cet exemple a pour but de montrer l'amélioration de la viscosité à l'état cru de la composition de caoutchouc conforme à l'invention sans diminuer la rigidité de la composition à l'état cuit, comparativement à une composition témoin exempte de polysaccharide hydroxyalkylé. A titre d'élément comparatif figure également une composition de caoutchouc également exempte de polysaccharide hydroxyalkylé, mais comportant davantage d'huile. Les quatre compositions A, B, C et D ont été fabriquées conformément au procédé détaillé dans le paragraphe précédent. Ces compositions détaillées dans le tableau 1 suivant (où les quantités sont exprimées en pce, parties en poids pour cent parties d'élastomère), diffèrent par la quantité totale d'huile et par la présence ou non de polysaccharide hydroxyalkylé. Plus précisément elles diffèrent en ce que : - la composition A, exemple témoin est exempte de polysaccharide hydroxyalkylé ; - la composition B, exemple non-conforme à l'invention, contient 15 pce d'un plastifiant ester et est exempte de polysaccharide hydroxyalkylé ; P10-2791 - 12 - la composition C, exemple conforme à l'invention, contient 20 pce d' hydroxyéthylcellulo s e ; et la composition D, exemple conforme à l'invention, contient 20 pce d' hydroxyprop ylcellulo s e. Les formulations sont présentées dans le tableau 1 qui suit. Tableau 1 Composition A B C D SSBR (1) 74 74 74 74 BR (2) 26 26 26 26 Silice (3) 80 80 80 80 N234 5 5 5 5 6PPD (4) 2 2 2 2 Huile (5) 18 18 18 18 Huile (6) 15 Hydroxyethylcellulose (7) - - 20 - Hydroxypropylcellulose (8) - - - 20 Cire anti-ozonante 1.5 1.5 1.5 1.5 Résine polylimonène (9) 13 13 13 13 Agent de couplage (10) 6.4 6.4 6.4 6.4 Acide stéarique 2 2 2 2 ZnO 1.5 1.5 1.5 1.5 DPG (11) 1.5 1.5 1.5 1.5 Soufre 1.2 1.2 1.2 1.2 CBS (12) 1.9 1.9 1.9 1.9 Total huile 18 33 18 18 (1) SSBR à 57% de motif 1,2 et 25% de motif styrène 30 (2) Polybutadiène à 98% de motif 1,4-cis (3) Silice « Ultrasil » 7000 de la société Degussa (4) Santoflex 6-PPD de la société Flexsys (N-1,3-diméthylbutyl-N-phénylparaphénylènediamine) (5) Huile non aromatique (MES « Catenex » SNR de la société Shell) (6) Huile non aromatique (huile de tournesol oléïque « Lubrirob Tod 1880 » de la société Novance) 35 (7) Natrosol® 250 L de la société Aqualon (8) Klucel® E de la société Aqualon (9) Résine « Dercolyte » L120 de la société DRT (10) Agent de couplage TESPT "Si69" de la société Degussa (11) Perkacit de la société Flexsys (diphénylguanidine) 40 (12) Santocure de Flexsys (N-cyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide) P10-2791 10 15 20 25 -13- On mesure la plasticité Mooney de ces compositions A, B, C et D pour déterminer la viscosité à l'état cru de chacune de ces compositions et par conséquent leur faculté de mise en oeuvre. On mesure aussi les propriétés dynamiques que sont G* et Max tan(8) de la composition à l'état cuit pour déterminer la rigidité et l'hystérèse de la composition de caoutchouc à l'état cuit. Les résultats sont représentés dans les figures 1 à 4. Les figures 1 et 2 représentent respectivement la variation de la plasticité Mooney et de Max tan(8) en fonction de G* pour les compositions A, B et C.

Les figures 3 et 4 représentent respectivement la variation de la plasticité Mooney et de Max tan(8) en fonction de G* pour les compositions A, B et D. On constate que les compositions C et D conformes à l'invention, c'est-à-dire comprenant 20 pce d'un polysaccharide hydroxyalkylé, respectivement l'hydroxyéthylcellulose et l'hydroxypropylcellulose, présentent des plasticité Mooney plus faibles que la composition A témoin, ce qui témoigne d'une forte amélioration de la faculté de mise en oeuvre des compositions conformes à l'invention en comparaison à la composition témoin A. En parallèle, on constate que les compositions C et D sont caractérisées par une rigidité supérieure à celle de la composition témoin A. Ces propriétés ne sont pas obtenues au détriment de l'hystérèse, puisque les compositions C et D présentent des facteurs de perte comparables à celui de la composition témoin A. On note que l'utilisation d'hydroxypropylcellulose dans la composition D donne les meilleurs résultats si l'on considère le compromis viscosité à l'état cru et rigidité à l'état cuit. En effet la composition D présente une plasticité Mooney très diminuée, tout en ayant une rigidité qui reste supérieure à celle de la composition témoin A. Par ailleurs la composition D présente une plasticité Mooney comparable à celle de la composition comparative B qui contient un plastifiant ester, ce qui témoigne d'une amélioration de la mise en oeuvre comparable pour D et B. Mais cet exemple comparatif B démontre surtout que cette amélioration de la mise en oeuvre avec des plastifiants esters dans les compositions de caoutchouc se fait au détriment de la rigidité de la composition à l'état cuit, ce qui n'est pas le cas de la composition D conforme à l'invention.

Cet effet des polysaccharides hydroxyalkylés est surprenant, dans la mesure où à l'encontre des huiles plastifiantes, les polysaccharides hydroxyalkylés induisent une diminution de la viscosité à l'état cru des compositions sans abaisser la rigidité des compositions vulcanisées. L'homme du métier peut donc envisager de remplacer au moins une partie des huiles aromatiques ou non aromatiques plastifiantes par un P10-2791 -14- polysaccharide hydroxyalkylé dans les compositions de caoutchouc destinées par exemple à être utilisées dans un composant du pneumatique. Dans le cas d'une application de ces compositions de caoutchouc en pneumatique, ces résultats témoignent à la fois d'une bonne mise en oeuvre des compositions conformes à l'invention et d'un bon niveau de comportement routier des pneumatiques dont la sous-couche de bande de roulement ou la bande de roulement comprend une composition conforme à l'invention.

P10-2791

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Composition de caoutchouc renforcée à base d'au moins au moins un élastomère diénique, une charge renforçante comprenant majoritairement une charge inorganique renforçante, un agent de couplage et 15 à 50 pce d'un polysaccharide hydroxyalkylé.
2. 2. Composition de caoutchouc selon la revendication 1, caractérisée en ce que le taux de polysaccharide hydroxyalkylé varie de 20 à 35 pce
3. 3. Composition de caoutchouc selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que le polysaccharide est une cellulose hydroxyalkylée.
4. 4. Composition de caoutchouc selon la revendication 3, caractérisée en ce que le polysaccharide est l'hydroxyéthylcellulose.
5. 5. Composition de caoutchouc selon la revendication 3, caractérisée en ce que le polysaccharide est l'hydroxypropylcellulose.
6. 6. Composition de caoutchouc selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le taux de charge renforçante est d'au moins 50 pce.
7. 7. Composition de caoutchouc selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la charge inorganique est une silice.
8. 8. Composition de caoutchouc selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les polybutadiènes, les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères.
9. 9. Procédé pour préparer une composition de caoutchouc selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - incorporer à un élastomère diénique, au cours d'une première étape dite non productive, une charge renforçante comprenant majoritairement une charge inorganique renforçante, 15 à 50 pce d'un polysaccharide hydroxyalkylé, un agent de couplage et le cas échéant un plastifiant, ainsi que les autres ingrédients de la composition à l'exception du système de réticulation en malaxant thermomécaniquement le tout jusqu' à atteindre une température maximale comprise entre 110 et 190°C ; - refroidir l'ensemble à une température inférieure à 100°C ; P10-2791-16- - incorporer ensuite, au cours d'une seconde étape dite productive un système de réticulation ; - malaxer le tout jusqu'à une température maximale inférieure à 110°C.
10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le système de réticulation est à base de soufre.
11. 11. Article semi-fini en caoutchouc pour pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend une composition de caoutchouc réticulable ou réticulée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
12. 12. Article semi-fini selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dit article est une bande de roulement ou une sous-couche radialement intérieure de bande de roulement.
13. 13. Pneumatique, caractérisé en ce qu'il comporte un article semi-fini selon la revendication 11 ou 12. P10-2791