FR2998508A1 - BANDAGE FOR A VEHICLE WITH A TREAD BAND COMPRISING A THERMO-EXPANSIBLE RUBBER COMPOSITION - Google Patents
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Abstract
Bandage pour véhicule, notamment bandage hiver, dont la bande de roulement comporte une composition de caoutchouc thermo-expansible à l'état non vulcanisé, expansée à l'état vulcanisé ; ladite composition, à l'état non vulcanisé, comporte au moins un élastomère diénique tel que du caoutchouc naturel et/ou un polybutadiène, plus de 50 pce d'une charge renforçante telle que de la silice ou du noir de carbone, entre 2 et 60 pce de microparticules hydrosolubles telles que des microparticules de sulfate de magnésium ou de potassium, entre 2 et 25 pce d'un agent d'expansion tel qu'un (hydrogéno)carbonate de sodium ou potassium, et entre 2 et 25 pce d'un composé thermofusible dont la température de fusion est comprise entre 60°C et 220°C, tel que par exemple l'acide citrique. L'utilisation combinée de ces différents composés, aux taux préconisés, permet l'obtention d'une très bonne adhérence à la fois sur glace sèche et sur glace fondante.A tire for a vehicle, particularly a winter tire, the tread of which comprises a vulcanized expansible heat-expandable rubber composition; said composition, in the uncured state, comprises at least one diene elastomer such as natural rubber and / or polybutadiene, more than 50 phr of a reinforcing filler such as silica or carbon black, between 2 and 60 phr of water-soluble microparticles such as microparticles of magnesium or potassium sulphate, between 2 and 25 phr of an expansion agent such as a sodium (hydrogen) or potassium hydrogen carbonate and between 2 and 25 phr. a hot melt compound whose melting temperature is between 60 ° C and 220 ° C, such as for example citric acid. The combined use of these different compounds, at the recommended rates, makes it possible to obtain a very good adhesion on both dry ice and melting ice.
Description
- 1 - 1. DOMAINE DE L'INVENTION L'invention est relative aux compositions caoutchouteuses utilisées comme bandes de roulement de bandages, pneumatiques ou non-pneumatiques, pour véhicules, en particulier de bandages « hiver » aptes à rouler sur des sols recouverts de glace ou verglas sans être pourvus de clous (aussi appelés bandages "studless'). Elle est plus particulièrement relative aux bandages pour véhicule, notamment bandages hiver, dont la bande de roulement est spécifiquement adaptée à un roulage sous des conditions dites de "glace sèche" ou "glace froide" correspondant à un domaine de températures typiquement inférieures à -5°C, tout en satisfaisant aussi aux conditions dites de "glace fondante" rencontrées dans un domaine de températures comprises entre -5°C et 0°C, domaine dans lequel de manière connue, la pression des bandages au passage du véhicule provoque une fusion superficielle de la glace qui se recouvre d'un mince film d'eau nuisible à l'adhérence de ces bandages. 2. ETAT DE LA TECHNIQUE Pour éviter les effets néfastes des clous, notamment leur forte action abrasive sur le revêtement du sol lui-même et un comportement routier notablement dégradé sur sol sec, les manufacturiers de bandages ont proposé différentes solutions consistant à modifier la formulation des compositions de caoutchouc elles-mêmes. Ainsi, il a été proposé tout d'abord d'incorporer des particules solides à grande dureté, telle que par exemple du carbure de silicium (voir par exemple US 3 878 147), dont certaines viennent affleurer la surface de la bande de roulement au fur et à mesure de l'usure de cette dernière, et entrent donc en contact avec la glace. De telles particules, aptes à agir en définitive comme des micro-clous sur de la glace dure, grâce à un effet de "griffe" bien connu, restent relativement agressives vis-à-vis du sol ; elles ne sont pas bien adaptées aux conditions de roulage sur une glace fondante. D'autres solutions ont donc été proposées, consistant notamment à incorporer des poudres hydrosolubles (i.e., qui peuvent se dissoudre dans l'eau) dans la composition constitutive de la bande de roulement. De telles poudres se solubilisent plus ou moins au contact de la neige ou de la glace fondue, ce qui permet d'une part la création à la surface de la bande de roulement P10-2953 - 2 - de porosités susceptibles d'améliorer l'accrochage de la bande de roulement sur le sol et d'autre part la création de gorges jouant le rôle de canaux d'évacuation du film liquide créé entre le bandage et le sol. A titre d'exemples de telles poudres hydrosolubles, on peut citer par exemple l'emploi de poudre de cellulose, de PVA (alcool polyvinylique) ou d'amidon, de poudres de gomme de guar ou de gomme de xanthane, ou encore de poudre de sulfate de magnésium ou de potassium (voir par exemple demandes de brevet .113 3-159803, JP 2002211203, WO 2008/080750, WO 2008/080751, WO 2010/009850, WO 2011/073188, WO 2011/086061, WO 2012/052331, WO 2012/085063). Ces microparticules ne sont toutefois pas adaptées aux conditions de roulage sur une glace sèche. 3. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION Au cours de leurs recherches sur la technologie ci-dessus relative à l'utilisation de poudres hydrosolubles, les Demanderesses ont découvert une formulation spécifique à base de microparticules hydrosolubles, d'un agent d'expansion et d'un composé thermofusible combinés, qui permet d'obtenir une très bonne adhérence sur glace, à la fois sur glace sèche et sur glace fondante.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to rubber compositions used as tire treads, pneumatic or non-pneumatic, for vehicles, in particular "winter" tires able to roll over floors covered with ice or ice without being provided with nails (also called "studless" bandages) .It more particularly relates to bandages for vehicles, in particular winter bandages, the tread of which is specifically adapted for driving under so-called "dry ice conditions". "or" cold ice "corresponding to a temperature range typically below -5 ° C, while also satisfying the so-called" melting ice "conditions encountered in a temperature range between -5 ° C and 0 ° C, domain wherein in known manner, the pressure of the bandages when passing the vehicle causes a superficial melting of the ice which is covered with a thin film of water harmful to the adhesive 2. To the detrimental effects of nails, particularly their strong abrasive action on the floor covering itself and a markedly degraded road behavior on dry ground, the tire manufacturers have proposed different solutions. modifying the formulation of the rubber compositions themselves. Thus, it has been proposed first of all to incorporate solid particles of high hardness, such as, for example, silicon carbide (see, for example, US Pat. No. 3,878,147), some of which are flush with the surface of the tread. as it wears, and thus come into contact with the ice. Such particles, able to act finally as micro-nails on hard ice, thanks to a well known "claw" effect, remain relatively aggressive vis-à-vis the ground; they are not well adapted to driving conditions on melting ice. Other solutions have therefore been proposed, consisting in particular of incorporating water-soluble powders (i.e., which can dissolve in water) in the constitutive composition of the tread. Such powders solubilize more or less in contact with snow or melted ice, which allows on the one hand the creation on the surface of the tread P10-2953 - 2 - porosities may improve the attachment of the tread on the ground and on the other hand the creation of grooves acting as evacuation channels of the liquid film created between the bandage and the ground. Examples of such water-soluble powders include, for example, the use of cellulose powder, PVA (polyvinyl alcohol) or starch, powders of guar gum or xanthan gum, or powder magnesium or potassium sulphate (see, for example, US Patent Application Nos. 3,159,803, JP 2002211203, WO 2008/080750, WO 2008/080751, WO 2010/009850, WO 2011/073188, WO 2011/086061, WO 2012). / 052331, WO 2012/085063). These microparticles are however not adapted to the conditions of running on a dry ice. 3. BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION In the course of their research on the above technology relating to the use of water-soluble powders, the Applicants have discovered a specific formulation based on water-soluble microparticles, a blowing agent and water-soluble powders. a hot-melt compound combined, which makes it possible to obtain a very good adhesion on ice, both on dry ice and on melting ice.
En conséquence, la présente invention concerne un bandage dont la bande de roulement comporte, à l'état non vulcanisé, une composition de caoutchouc thermo-expansible comportant au moins un élastomère diénique, plus de 50 pce d'une charge renforçante, entre 2 et 60 pce de microparticules hydrosolubles, entre 2 et 25 pce d'un agent d'expansion et entre 2 et 25 pce d'un composé thermofusible dont la température de fusion est comprise entre 60°C et 220°C. L'invention concerne également un bandage à l'état vulcanisé obtenu après cuisson (vulcanisation) du bandage cru conforme à l'invention tel que décrit ci-dessus.Consequently, the present invention relates to a tire whose tread comprises, in the unvulcanized state, a heat-expandable rubber composition comprising at least one diene elastomer, more than 50 phr of a reinforcing filler, between 2 and 60 phr of water-soluble microparticles, between 2 and 25 phr of a blowing agent and between 2 and 25 phr of a hot-melt compound whose melting point is between 60 ° C. and 220 ° C. The invention also relates to a bandage in the vulcanized state obtained after firing (vulcanization) of the green tire according to the invention as described above.
Les bandages de l'invention sont particulièrement destinés à équiper des véhicules à moteur de type tourisme, incluant les véhicules 4x4 (à quatre roues motrices) et véhicules SUV ("Sport Utility Vehicles"), des véhicules deux roues (notamment motos) comme des véhicules industriels choisis en particulier parmi camionnettes et "poids-lourd" (i.e., métro, bus, engins de transport routier tels que camions, tracteurs).The bandages of the invention are particularly intended for equipping tourism-type motor vehicles, including 4x4 vehicles (four-wheel drive) and SUV vehicles ("Sport Utility Vehicles"), two-wheeled vehicles (including motorcycles) as vehicles. industrial vehicles chosen in particular from vans and "heavy goods vehicles" (ie, metro, buses, road transport vehicles such as trucks, tractors).
L'invention ainsi que ses avantages seront aisément compris à la lumière de la description et des exemples de réalisation qui suivent. P10-2953 - 3 - 4. 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). Le bandage de l'invention a donc pour caractéristique essentielle que sa bande de roulement, à l'état non vulcanisé, comporte une composition de caoutchouc thermo-expansible (au moins pour la partie supérieure de la bande de roulement qui vient directement en contact avec la surface de la route) comportant au moins: un (au moins un) élastomère diénique ; plus de 50 pce d'une (au moins une) charge renforçante ; entre 2 et 60 pce de microparticules hydrosolubles ; entre 2 et 25 pce d'un (au moins un) agent d'expansion ; et entre 2 et 25 pce d'un (au moins un) composé thermofusible dont la température de fusion est comprise entre 60°C et 220°C. Les différents composants ci-dessus sont décrits en détail ci-après. 4.1. Elastomère diénique Par élastomère (ou caoutchouc, les deux termes étant synonymes) du type "diénique", on rappelle que doit être entendu un élastomère issu au moins en partie (i.e. un homopolymère ou 30 un copolymère) de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone-carbone, conjuguées ou non). Les élastomères diéniques peuvent être classés de manière connue en deux catégories : ceux dits "essentiellement insaturés" et ceux dits "essentiellement saturés". Les caoutchoucs butyl, 35 ainsi que par exemple les copolymères de diènes et d'alpha-oléfines type EPDM, entrent dans la catégorie des élastomères diéniques essentiellement saturés, ayant un taux de motifs d'origine diénique qui est faible ou très faible, toujours inférieur à 15% (% en moles). A contrario, par élastomère diénique essentiellement insaturé, on entend un élastomère diénique issu au moins en partie de monomères diènes conjugués, ayant un taux de motifs ou unités 40 d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 15% (% en moles). Dans la catégorie P10-2953 - 4 - des élastomères diéniques "essentiellement insaturés", on entend en particulier par élastomère diénique "fortement insaturé" un élastomère diénique ayant un taux de motifs d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 50%.The invention as well as its advantages will be readily understood in the light of the description and the following exemplary embodiments. P10-2953 - 3 - 4. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present description, unless expressly indicated otherwise, all the percentages (%) indicated are% by weight. The abbreviation "pce" means parts by weight per hundred parts of elastomer (of the total elastomers if several elastomers are present). On the other hand, any range of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values greater than "a" and less than "b" (i.e., terminals a and b excluded). while any range of values designated by the term "from a to b" means the range of values from "a" to "b" (i.e. including the strict limits a and b). The bandage of the invention therefore has the essential characteristic that its tread, in the uncured state, comprises a heat-expandable rubber composition (at least for the upper part of the tread which comes into direct contact with the tread). the surface of the road) comprising at least: one (at least one) diene elastomer; more than 50 phr of one (at least one) reinforcing filler; between 2 and 60 phr of water-soluble microparticles; between 2 and 25 phr of one (at least one) blowing agent; and between 2 and 25 phr of a (at least one) hot melt compound whose melting point is between 60 ° C and 220 ° C. The various components above are described in detail below. 4.1. Diene Elastomer By elastomer (or rubber, the two terms being synonymous) of the "diene" type, it is recalled that must be understood an elastomer derived at least in part (ie a homopolymer or a copolymer) from monomers dienes (monomers carrying two carbon-carbon double bonds, conjugated or not). The diene elastomers can be classified in known manner into two categories: those known as "essentially unsaturated" and those known as "essentially saturated". Butyl rubbers, as well as, for example, copolymers of dienes and alpha-olefins of the EPDM type, fall into the category of substantially saturated diene elastomers, having a level of diene origin units which is low or very low, and always lower. at 15% (mol%). By contrast, essentially unsaturated diene elastomer is understood to mean a diene elastomer derived at least in part from conjugated diene monomers having a proportion of units or units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 15% (mol%). ). In the category P10-2953 - 4 - "essentially unsaturated" diene elastomers, the term "highly unsaturated" diene elastomer is particularly understood to mean a diene elastomer having a content of units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 50%. .
On préfère utiliser au moins un élastomère diénique du type fortement insaturé, en particulier un élastomère diénique choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel (NR), les polyisoprènes de synthèse (IR), les polybutadiènes (BR), les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène et les mélanges de ces élastomères. De tels copolymères sont plus préférentiellement choisis dans le groupe constitué par les copolymères de butadiène-styrène 1() (SBR), les copolymères d'isoprène-butadiène (BIR), les copolymères d'isoprène-styrène (SIR), les copolymères d'isoprène-butadiène-styrène (SBIR) et les mélanges de tels copolymères. Les élastomères peuvent être par exemple à blocs, statistiques, séquences, microséquencés, et 15 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 fonctionnalisation. Pour un couplage à du noir de carbone, on peut citer par exemple des groupes fonctionnels comprenant une liaison C-Sn ou des groupes fonctionnels aminés tels que benzophénone par exemple ; pour un couplage à une charge inorganique renforçante telle que silice, on peut citer 20 par exemple des groupes fonctionnels silanol ou polysiloxane ayant une extrémité silanol (tels que décrits par exemple dans US 6 013 718), des groupes alkoxysilanes (tels que décrits par exemple dans US 5 977 238), des groupes carboxyliques (tels que décrits par exemple dans US 6 815 473 ou US 2006/0089445) ou encore des groupes polyéthers (tels que décrits par exemple dans US 6 503 973). A titre d'autres exemples de tels élastomères fonctionnalisés, on 25 peut citer également des élastomères (tels que SBR, BR, NR ou IR) du type époxydés. A titre préférentiel conviennent les polybutadiènes et en particulier ceux ayant une teneur en unités -1,2 comprise entre 4% et 80% ou ceux ayant une teneur en cis-1,4 supérieure à 80%, les polyisoprènes, les copolymères de butadiène-styrène et en particulier ceux ayant une teneur 30 en styrène comprise entre 5% et 50% en poids et plus particulièrement entre 20% et 40%, une teneur en liaisons -1,2 de la partie butadiénique comprise entre 4% et 65% , une teneur en liaisons trans-1,4 comprise entre 20% et 80%, les copolymères de butadiène-isoprène et notamment ceux ayant une teneur en isoprène comprise entre 5% et 90% en poids et une température de transition vitreuse ("Tg" - mesurée selon ASTM D3418-82) de -40°C à -80°C, 35 les copolymères isoprène-styrène et notamment ceux ayant une teneur en styrène comprise entre 5% et 50% en poids et une Tg comprise entre -25°C et -50°C. Dans le cas des copolymères de butadiène-styrène-isoprène conviennent notamment ceux ayant une teneur en styrène comprise entre 5% et 50% en poids et plus particulièrement 40 comprise entre 10% et 40%, une teneur en isoprène comprise entre 15% et 60% en poids et P10-2953 - 5 - plus particulièrement entre 20% et 50%, une teneur en butadiène comprise entre 5% et 50% en poids et plus particulièrement comprise entre 20% et 40%, une teneur en unités -1,2 de la partie butadiénique comprise entre 4% et 85%, une teneur en unités trans -1,4 de la partie butadiénique comprise entre 6% et 80%, une teneur en unités -1,2 plus -3,4 de la partie isoprénique comprise entre 5% et 70% et une teneur en unités trans -1,4 de la partie isoprénique comprise entre 10% et 50%, et plus généralement tout copolymère butadiènestyrène-isoprène ayant une Tg comprise entre -20°C et -70°C. Selon un mode de réalisation particulièrement préférentiel de l'invention, l'élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les polybutadiènes ayant un taux de liaisons cis-1,4 supérieur à 90%, les copolymères de butadiène-styrène et les mélanges de ces élastomères. Selon un mode de réalisation plus particulier et préférentiel, la composition de caoutchouc thermo-expansible comporte 50 à 100 pce de caoutchouc naturel ou de polyisoprène de synthèse, ledit caoutchouc naturel ou polyisoprène de synthèse pouvant être utilisé notamment en coupage (mélange) avec au plus 50 pce d'un polybutadiène ayant un taux de liaisons cis-1,4 supérieur à 90%.It is preferred to use at least one diene elastomer of the highly unsaturated type, in particular a diene elastomer chosen from the group consisting of natural rubber (NR), synthetic polyisoprenes (IR), polybutadienes (BR) and butadiene copolymers, copolymers of isoprene and mixtures of these elastomers. Such copolymers are more preferably selected from the group consisting of butadiene-styrene copolymers 1 () (SBR), isoprene-butadiene copolymers (BIR), isoprene-styrene copolymers (SIR), copolymers of isoprene-butadiene-styrene (SBIR) and mixtures of such copolymers. The elastomers may be, for example, block, random, sequence, microsequential, and prepared in dispersion or in solution; they may be coupled and / or starred or functionalized with a coupling agent and / or starring or functionalization. For coupling with carbon black, there may be mentioned for example functional groups comprising a C-Sn bond or amino functional groups such as benzophenone for example; for coupling to a reinforcing inorganic filler such as silica, there may be mentioned, for example, silanol or polysiloxane functional groups having a silanol end (as described, for example, in US Pat. No. 6,013,718), alkoxysilane groups (as described, for example, in US 5,977,238), carboxylic groups (as described, for example, in US 6,815,473 or US 2006/0089445) or polyether groups (as described for example in US 6,503,973). By way of other examples of such functionalized elastomers, mention may also be made of elastomers (such as SBR, BR, NR or IR) of the epoxidized type. Polybutadienes, and in particular those having a 1,2-unit content of between 4% and 80%, or those having a cis-1,4 content of greater than 80%, polyisoprenes and copolymers of butadiene- styrene and in particular those having a styrene content of between 5% and 50% by weight and more particularly between 20% and 40%, a 1,2-butadiene content of the butadiene part of between 4% and 65%, a content of trans-1,4 bonds of between 20% and 80%, butadiene-isoprene copolymers and in particular those having an isoprene content of between 5% and 90% by weight and a glass transition temperature ("Tg") measured according to ASTM D3418-82) from -40 ° C. to -80 ° C., the isoprene-styrene copolymers and in particular those having a styrene content of between 5% and 50% by weight and a Tg between -25 ° C. C and -50 ° C. In the case of butadiene-styrene-isoprene copolymers, those having a styrene content of between 5% and 50% by weight and more particularly between 10% and 40%, an isoprene content of between 15% and 60%, are particularly suitable. % by weight and more particularly between 20% and 50%, a butadiene content of between 5% and 50% by weight and more particularly between 20% and 40%, a content in units -1, 2 of the butadiene part of between 4% and 85%, a content of trans-1,4 units of the butadiene part of between 6% and 80%, a content of units -1,2 plus -3,4 of the part isoprene of between 5% and 70% and a content of trans-1,4 units of the isoprenic part of between 10% and 50%, and more generally any butadiene-styrene-isoprene copolymer having a Tg between -20 ° C and -70 ° C. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the diene elastomer is chosen from the group consisting of natural rubber, synthetic polyisoprenes and polybutadienes having a cis-1,4 bond ratio of greater than 90%, copolymers of butadiene-styrene and mixtures of these elastomers. According to a more particular and preferred embodiment, the heat-expandable rubber composition comprises 50 to 100 phr of natural rubber or synthetic polyisoprene, said synthetic rubber or synthetic polyisoprene can be used in particular in blending (mixing) with at most 50 phr of a polybutadiene having a cis-1,4 bond ratio greater than 90%.
Selon un autre mode de réalisation particulier et préférentiel, la composition de caoutchouc thermo-expansible comporte 50 à 100 pce d'un polybutadiène ayant un taux de liaisons cis-1,4 supérieur à 90%, ledit polybutadiène pouvant être utilisé notamment en coupage avec au plus 50 pce de caoutchouc naturel ou polyisoprène de synthèse.According to another particular and preferred embodiment, the heat-expandable rubber composition comprises 50 to 100 phr of a polybutadiene having a cis-1,4 bond ratio of greater than 90%, said polybutadiene being able to be used in particular in blending with not more than 50 phr of natural rubber or synthetic polyisoprene.
Aux élastomères diéniques des bandes de roulement selon l'invention pourraient être associés, en quantité minoritaire, des élastomères synthétiques autres que diéniques, voire des polymères autres que des élastomères, par exemple des polymères thermoplastiques. 4.2. Charge Toute charge connue pour ses capacités à renforcer une composition de caoutchouc est utilisable, par exemple une charge organique telle que du noir de carbone, ou encore une charge inorganique telle que de la silice à laquelle est associé de manière connue un agent de couplage. Une telle charge consiste préférentiellement en des nanoparticules dont la taille moyenne (en masse) est inférieure au micromètre, généralement inférieure à 500 nm, le plus souvent comprise entre 20 et 200 nm, en particulier et plus préférentiellement comprise entre 20 et 150 nm. 35 40 P10-2953 - 6 - De manière préférentielle, le taux de charge renforçante totale (en particulier de la silice ou du noir de carbone ou un mélange de silice et de noir de carbone) est compris entre 50 et 150 pce. Une teneur égale ou supérieure à 50 pce est favorable à une bonne tenue mécanique ; au-delà de 150 pce, il existe un risque de rigidité excessive de la couche de caoutchouc. Pour ces raisons, le taux de charge renforçante totale est plus préférentiellement compris dans un domaine de 70 à 120 pce. Comme noirs de carbone conviennent par exemple tous les noirs de carbone qui sont conventionnellement utilisés dans les pneumatiques (noirs dits de grade pneumatique) tels que les noirs des séries 100, 200, 300 (grades ASTM), comme par exemple les noirs N115, N134, N234, N326, N330, N339, N347, N375. 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).To the diene elastomers of the treads according to the invention could be associated, in a minor amount, synthetic elastomers other than diene, or even polymers other than elastomers, for example thermoplastic polymers. 4.2. Charging Any known charge for its ability to reinforce a rubber composition is usable, for example an organic charge such as carbon black, or an inorganic filler such as silica to which is associated in a known manner a coupling agent. Such a charge preferably consists of nanoparticles whose average size (in mass) is less than one micrometer, generally less than 500 nm, most often between 20 and 200 nm, in particular and more preferably between 20 and 150 nm. Preferably, the level of total reinforcing filler (in particular silica or carbon black or a mixture of silica and carbon black) is between 50 and 150 phr. A content equal to or greater than 50 phr is favorable for good mechanical strength; beyond 150 phr, there is a risk of excessive rigidity of the rubber layer. For these reasons, the total reinforcing filler content is more preferably within a range of 70 to 120 phr. Suitable carbon blacks are, for example, all carbon blacks which are conventionally used in tires (so-called pneumatic grade blacks) such as blacks of the 100, 200, 300 series (ASTM grades), for example blacks N115, N134. , N234, N326, N330, N339, N347, N375. The carbon blacks could for example already be incorporated into the diene elastomer, in particular isoprenic elastomer, in the form of a masterbatch (see, for example, applications WO 97/36724 or WO 99/16600).
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 WO-A2006/069792, WO-A-2006/069793, WO-A-2008/003434 et WO-A-2008/003435. Par "charge inorganique renforçante", doit être entendu 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-noir" 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. Comme charges inorganiques renforçantes conviennent notamment des charges minérales du type siliceuse, en particulier de la silice (SiO2). La silice utilisée peut être toute silice renforçante 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, notamment entre 60 et 300 m2/g. A titres de silices précipitées hautement dispersibles (dites "HDS"), on citera par exemple les silices "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. Selon un autre mode de réalisation particulièrement préférentiel, on utilise comme charge majoritaire une charge inorganique renforçante, en particulier de la silice, à un taux compris dans un domaine de 70 à 120 pce, charge inorganique renforçante à laquelle peut être ajoutée P10-2953 - 7 - avantageusement du noir de carbone à un taux minoritaire au plus égal à 15 pce, en particulier compris dans un domaine de 1 à 10 pce. Pour coupler la charge inorganique renforçante à l'élastomère diénique, on utilise 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.As examples of organic fillers other than carbon blacks, mention may be made of functionalized polyvinyl organic fillers as described in applications WO-A2006 / 069792, WO-A-2006/069793, WO-A-2008/003434 and WO -A-2008/003435. "Reinforcing inorganic filler" means any inorganic or mineral filler, irrespective of its color and 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, with no other means than an intermediate coupling agent, a rubber composition for the manufacture of tires, in other words able to replace, in its function of reinforcement, a conventional carbon black of pneumatic grade; such a filler is generally characterized, in known manner, by the presence of hydroxyl groups (-OH) on its surface. Suitable reinforcing inorganic fillers are mineral fillers of the siliceous type, in particular silica (SiO 2). The silica used may be any reinforcing silica known to those skilled in the art, in particular any precipitated or fumed silica having a BET surface and a CTAB specific surface both less than 450 m 2 / g, preferably from 30 to 400 m 2 / g, especially between 60 and 300 m2 / g. As highly dispersible precipitated silicas (called "HDS"), mention may be made, for example, of the "Ultrasil" 7000 and "Ultrasil" silicones 7005 from the Evonik company, the "Zeosil" 1165MP, 1135MP and 1115MP silicas from the Rhodia company, the silica "Hi-Sil" EZ150G from the company PPG, the silicas "Zeopol" 8715, 8745 and 8755 of the Huber Company. According to another particularly preferred embodiment, the majority filler used is a reinforcing inorganic filler, in particular silica, at a level within a range of 70 to 120 phr, a reinforcing inorganic filler to which P10-2953 can be added. 7 - advantageously carbon black at a minority rate at most equal to 15 phr, in particular in a range of 1 to 10 phr. In order to couple the reinforcing inorganic filler to the diene elastomer, an at least bifunctional coupling agent (or bonding agent) is used in a well-known manner to ensure a sufficient chemical and / or physical connection between the inorganic filler (surface of its particles) and the diene elastomer. In particular, organosilanes or at least bifunctional polyorganosiloxanes are used.
On utilise notamment des silanes polysulfurés, dits "symétriques" ou "asymétriques" selon leur structure particulière, tels que décrits par exemple dans les demandes W003/002648 (ou US 2005/016651) et W003/002649 (ou US 2005/016650). Conviennent en particulier, sans que la définition ci-après soit limitative, des silanes polysulfurés répondant à la formule générale (I) suivante: (I) Z - A - S, - A - Z , dans laquelle: - x est un entier de 2 à 8 (de préférence de 2 à 5) ; - les symboles A, identiques ou différents, représentent un radical hydrocarboné divalent (de préférence un groupement alkylène en CI-C18 ou un groupement arylène en C6-C12, plus particulièrement un alkylène en CI-C10, notamment en CI-C4, en particulier le propylène) ; - les symboles Z, identiques ou différents, répondent à l'une des trois formules ci-après: R2 -S i-R1 -S R2 -S i-R2 R2 R2 R2 dans lesquelles: - les radicaux RI, substitués ou non substitués, identiques ou différents entre eux, représentent un groupe alkyle en CI-C18, cycloalkyle en C5-C18 ou aryle en C6-C18 (de préférence des groupes alkyle en CI-C6, cyclohexyle ou phényle, notamment des groupes alkyle en CI-C4, plus particulièrement le méthyle et/ou l'éthyle). - les radicaux R2, substitués ou non substitués, identiques ou différents entre eux, représentent un groupe alkoxyle en CI-C18 ou cycloalkoxyle en Cs-Cm (de préférence un groupe choisi parmi alkoxyles en CI-C8 et cycloalkoxyles en C5-C8, plus préférentiellement encore un groupe choisi parmi alkoxyles en C,-C4, en particulier méthoxyle et éthoxyle). P10-2953 - 8 - Dans le cas d'un mélange d'alkoxysilanes polysulfurés répondant à la formule (I) ci-dessus, notamment des mélanges usuels disponibles commercialement, la valeur moyenne des "x" est un nombre fractionnaire de préférence compris entre 2 et 5, plus préférentiellement proche de 4. Mais l'invention peut être aussi avantageusement mise en oeuvre par exemple avec des alkoxysilanes disulfurés (x = 2). A titre d'exemples de silanes polysulfurés, on citera plus particulièrement les polysulfures (notamment disulfures, trisulfures ou tétrasulfures) de bis-(alkoxyl(Ci-C4)-alkyl(Ci-C4)silyl- alkyl(Ci-C4)), comme par exemple les polysulfures de bis(3-triméthoxysilylpropyl) ou de bis(3-triéthoxysilylpropyl). Parmi ces composés, on utilise en particulier le tétrasulfure de bis(3-triéthoxysilylpropyl), en abrégé TESPT, de formule [(C2H50)3Si(CH2)3S2]2 ou le disulfure de bis-(triéthoxysilylpropyle), en abrégé TESPD, de formule [(C2H50)3Si(CH2)3SL. On citera également à titre d'exemples préférentiels les polysulfures (notamment disulfures, trisulfures ou tétrasulfures) de bis-(monoalkoxyl(Ci-C4)-dialkyl(C1-C4)silylpropyl), plus particulièrement le tétrasulfure de bis-monoéthoxydiméthylsilylpropyl tel que décrit dans la demande de brevet WO 02/083782 précitée (ou US 7 217 751). A titre d'exemple d'agents de couplage autres qu'un alkoxysilane polysulfuré, on citera notamment des POS (polyorganosiloxanes) bifonctionnels ou encore des polysulfures d'hydroxysilane (R2 = OH dans la formule I ci-dessus) tels que décrits par exemple dans les demandes de brevet WO 02/30939 (ou US 6 774 255), WO 02/31041 (ou US 2004/051210), et WO 2007/061550, ou encore des silanes ou POS porteurs de groupements fonctionnels azo-dicarbonyle, tels que décrits par exemple dans les demandes de brevet WO 2006/125532, WO 2006/125533, WO 2006/125534. A titre d'exemples d'autres silanes sulfurés, on citera par exemple les silanes porteurs d'au moins une fonction thiol (-SH) (dits mercaptosilanes) et/ou d'au moins une fonction thiol bloqué, tels que décrits par exemple dans les brevets ou demandes de brevet US 6 849 754, 30 WO 99/09036, WO 2006/023815, WO 2007/098080. Bien entendu pourraient être également utilisés des mélanges des agents de couplage précédemment décrits, comme décrit notamment dans la demande WO 2006/125534 précitée. 35 Lorsqu'elles sont renforcées par une charge inorganique telle que silice, les compositions en caoutchouc comportent préférentiellement entre 2 et 15 pce, plus préférentiellement entre 3 et 12 pce d'agent de couplage. 4.3. Microparticules hydrosolubles 40 P10-2953 - 9 - La composition de caoutchouc de la bande de roulement du bandage de l'invention a pour autre caractéristique essentielle de comporter entre 2 et 60 pce de microparticules hydrosolubles.In particular, polysulfide silanes, called "symmetrical" or "asymmetrical" silanes according to their particular structure, are used, as described, for example, in claims WO 03/002648 (or US 2005/016651) and WO 00/002649 (or US 2005/016650). Particularly suitable, but not limited to, polysulfide silanes having the following general formula (I): (I) Z - A - S, - A - Z, wherein: - x is an integer of 2 to 8 (preferably 2 to 5); the symbols A, identical or different, represent a divalent hydrocarbon radical (preferably a C 1 -C 18 alkylene group or a C 6 -C 12 arylene group, more particularly a C 1 -C 10 alkylene, especially a C 1 -C 4 alkylene, in particular propylene); the symbols Z, which are identical or different, correspond to one of the following three formulas: embedded image in which: the substituted or unsubstituted R 1 radicals R 1 -S 1 -R 2 R 2 R 2 , which are identical to or different from one another, represent a C 1 -C 18 alkyl, C 5 -C 18 cycloalkyl or C 6 -C 18 aryl group (preferably C 1 -C 6 alkyl, cyclohexyl or phenyl groups, especially C 1 -C 4 alkyl groups; more particularly methyl and / or ethyl). the radicals R2, substituted or unsubstituted, which are identical to or different from one another, represent a C 1 -C 18 alkoxy or C 8 -C 10 cycloalkoxyl group (preferably a group chosen from C 1 -C 8 alkoxyls and C 5 -C 8 cycloalkoxyls, plus still more preferably a group selected from C 1 -C 4 alkoxyls, in particular methoxyl and ethoxyl). In the case of a mixture of polysulfurized alkoxysilanes corresponding to the formula (I) above, in particular common commercially available mixtures, the average value of the "x" is a fractional number, preferably between 2 and 5, more preferably close to 4. But the invention can also be advantageously used for example with disulfide alkoxysilanes (x = 2). By way of examples of polysulphide silanes, mention may be made more particularly of bis (C 1 -C 4 alkoxy-C 1 -C 4 alkylsilyl-C 1 -C 4 alkyl) polysulfides (especially disulfides, trisulphides or tetrasulfides), as for example polysulfides of bis (3-trimethoxysilylpropyl) or bis (3-triethoxysilylpropyl). Among these compounds, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, abbreviated TESPT, of formula [(C2H50) 3Si (CH2) 3S2] 2 or bis (triethoxysilylpropyl) disulfide, abbreviated as TESPD, is especially used. formula [(C2H50) 3Si (CH2) 3SL. Also preferred are polysulfides (especially disulfides, trisulphides or in the aforementioned patent application WO 02/083782 (or US 7,217,751). By way of example of coupling agents other than a polysulphurized alkoxysilane, mention may be made in particular of bifunctional POS (polyorganosiloxanes) or hydroxysilane polysulfides (R 2 = OH in formula I above) as described, for example in patent applications WO 02/30939 (or US Pat. No. 6,774,255), WO 02/31041 (or US 2004/051210), and WO 2007/061550, or else silanes or POS bearing functional azo-dicarbonyl groups, such as as described for example in patent applications WO 2006/125532, WO 2006/125533, WO 2006/125534. As examples of other sulphurized silanes, mention may be made, for example, of silanes carrying at least one thiol function (-SH) (called mercaptosilanes) and / or of at least one blocked thiol function, as described for example in patents or patent applications US 6,849,754, WO 99/09036, WO 2006/023815, WO 2007/098080. Of course, it would also be possible to use mixtures of the coupling agents described above, as described in particular in the aforementioned application WO 2006/125534. When reinforced with an inorganic filler such as silica, the rubber compositions preferably comprise between 2 and 15 phr, more preferably between 3 and 12 phr of coupling agent. 4.3. Water-soluble Microparticles Another essential feature of the rubber composition of the tire tread of the invention is that it comprises between 2 and 60 phr of water-soluble microparticles.
Par microparticules, on entend par définition et de manière générale des particules dont la taille (i.e., diamètre ou la plus grande dimension dans le cas de particules anisométriques) est micrométrique, c'est-à-dire dont la taille médiane (exprimée en poids) est comprise entre 1 um et 1 mm. De préférence, la taille médiane est comprise entre 2 um et 800 um, plus préférentiellement entre 3 et 600 um.By microparticles is meant by definition and generally particles whose size (ie, diameter or the largest dimension in the case of anisometric particles) is micrometric, that is to say, whose median size (expressed by weight ) is between 1 μm and 1 mm. Preferably, the median size is between 2 μm and 800 μm, more preferably between 3 and 600 μm.
En dessous des minima indiqués ci-dessus, l'effet technique visé (à savoir la création d'une microrugosité adaptée) risque d'être insuffisant alors qu'au-delà des maxima indiqués, on peut s'exposer à différents inconvénients : outre une perte d'esthétique possible (particules trop visibles à la surface de la bande de roulement) et un risque de décohésion, lors du roulage, d'éléments de sculpture de taille relativement importante, on a constaté que la performance d'adhérence sur glace fondante pouvait être dégradée. Pour toutes ces raisons, on préfère que les microparticules aient une taille médiane comprise entre 5 et 500 um, en particulier dans un domaine de 5 à 200 um. Ce domaine de taille particulièrement préférentiel semble correspondre à un compromis optimisé entre d'une part la rugosité de surface recherchée et d'autre part un bon contact entre la composition de caoutchouc et la glace. D'autre part, pour des raisons identiques à celles exposées ci-dessus, le taux de microparticules est de préférence compris entre 5 et 50 pce, plus préférentiellement compris dans un domaine de 10 à 40 pce. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, les microparticules hydrosolubles sont des microparticules de sel métallique hydrosoluble, se présentant plus préférentiellement sous 30 forme de poudre. Selon un mode de réalisation plus préférentiel, le sel hydrosoluble est choisi dans le groupe constitué par les chlorures, les carbonates (incluant notamment les hydroxycarbonates, les bicarbonates), les sulfates et les mélanges de tels sels. Plus préférentiellement encore, le sel 35 choisi est un sulfate. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, le métal du sel métallique est un métal alcalin ou alcalino-terreux, plus préférentiellement choisi dans le groupe constitué par sodium (Na), potassium (K), magnésium (Mg), calcium (Ca) et les mélanges de tels métaux. Plus 40 préférentiellement encore, le métal est le magnésium ou le potassium. P10-2953 - 1 0 - Plus préférentiellement encore, on utilise un sulfate de magnésium ou un sulfate de potassium, ou un mélange de ces deux sels ; de tels sels métalliques sont connus, ils ont été notamment décrits dans les demandes de brevet précitées WO 2010/009850, WO 2011/073188, WO 2011/086061, WO 2012/052331, WO 2012/085063. On pourra utiliser plus particulièrement des microparticules de sulfate de magnésium à distribution de taille étroite telles que décrites dans la demande WO 2012/052331 ou des microparticules de sulfate de potassium telles que décrites dans la demande W02012/085063.Below the minima indicated above, the intended technical effect (namely the creation of a suitable micro-roughness) may be insufficient, whereas beyond the maximum values indicated, there may be various disadvantages: a possible loss of aesthetics (particles too visible on the surface of the tread) and a risk of loosening, when rolling, relatively large tread elements, it was found that the performance of adhesion on ice melting could be degraded. For all these reasons, it is preferred that the microparticles have a median size of between 5 and 500 μm, especially in a range of 5 to 200 μm. This area of particularly preferred size seems to correspond to an optimized compromise between on the one hand the desired surface roughness and on the other hand a good contact between the rubber composition and the ice. On the other hand, for reasons identical to those set out above, the level of microparticles is preferably between 5 and 50 phr, more preferably in a range of 10 to 40 phr. According to another preferred embodiment, the water-soluble microparticles are microparticles of water-soluble metal salt, which is more preferably in the form of a powder. According to a more preferred embodiment, the water-soluble salt is chosen from the group consisting of chlorides, carbonates (including in particular hydroxycarbonates, bicarbonates), sulphates and mixtures of such salts. More preferably still, the salt selected is a sulfate. According to another preferred embodiment, the metal of the metal salt is an alkali or alkaline earth metal, more preferentially selected from the group consisting of sodium (Na), potassium (K), magnesium (Mg), calcium (Ca) and mixtures of such metals. More preferably still, the metal is magnesium or potassium. P10-2953 - 10 - More preferably still, a magnesium sulphate or a potassium sulphate or a mixture of these two salts is used; such metal salts are known, they have been described in particular in the aforementioned patent applications WO 2010/009850, WO 2011/073188, WO 2011/086061, WO 2012/052331, WO 2012/085063. It will be possible more particularly to use microparticles of magnesium sulfate with narrow size distribution as described in application WO 2012/052331 or potassium sulfate microparticles as described in application WO2012 / 085063.
Pour l'analyse de la granulométrie et le calcul de la taille médiane des microparticules (ou diamètre médian pour des microparticules supposées sensiblement sphériques), différentes méthodes connues sont applicables, par exemple par diffraction laser (par exemple selon normes ISO-8130-13 ou ISO 13320-1 citées notamment dans les demandes ci-dessus).For the analysis of the particle size and the calculation of the median size of the microparticles (or median diameter for microparticles supposed to be substantially spherical), various known methods are applicable, for example by laser diffraction (for example according to ISO-8130-13 standards or ISO 13320-1 cited in particular in the above applications).
On peut aussi utiliser de manière simple, et préférentielle, une analyse de la granulométrie par un tamisage mécanique ; l'opération consiste à tamiser une quantité définie d'échantillon (par exemple 200 g) sur une table vibrante pendant 30 min avec des diamètres de tamis différents (par exemple, selon une raison de progression égale à 1,26, avec des mailles de 1000, 800, 630, 500, 400, ... 100, 80, 63 pm, etc.) ; les refus récoltés sur chaque tamis sont pesés sur une balance de précision ; on en déduit le % de refus pour chaque diamètre de maille par rapport au poids total de produit ; la taille médiane (ou diamètre médian) est finalement calculée de manière connue à partir de l'histogramme de la distribution granulométrique. 4.4. Agent d'expansion et composé thermofusible associé De manière connue, un agent d'expansion (« blowing agent » en anglais) est un composé décomposable thermiquement, destiné à libérer lors d'une activation thermique, par exemple lors de la vulcanisation du bandage, une quantité importante de gaz (par exemple azote ou dioxyde carbone) et ainsi conduire à la formation de bulles. La libération de gaz dans la composition de caoutchouc provient donc de cette décomposition thermique de l'agent d' expansion. Il existe des agents d'expansion physiques ou chimiques, du type endothermiques ou exothermiques. On utilise préférentiellement des agents d'expansion chimiques, plus préférentiellement des agents d'expansion chimiques du type exothermiques comme par exemple des composés diazo, dinitroso, hydrazides, carbazides, semi-carbazides, tétrazoles, carbonates, citrates, tels qu'ils ont été décrits notamment dans la demande précitée WO 2011/064128. P10-2953 L'agent d'expansion utilisé préférentiellement est un carbonate ou hydrogénocarbonate, en particulier un carbonate ou hydrogénocarbonate (aussi appelé bicarbonate) de sodium (Na), de potassium (K) ou d'ammonium (NH4).It is also possible, in a simple and preferential manner, to use particle size analysis by mechanical sieving; the operation consists in sieving a defined quantity of sample (for example 200 g) on a vibrating table for 30 min with different sieve diameters (for example, according to a progression reason equal to 1.26, with meshes of 1000, 800, 630, 500, 400, ... 100, 80, 63 pm, etc.); the refusals collected on each sieve are weighed on a precision scale; we deduce the% of refusal for each mesh diameter with respect to the total weight of product; the median size (or median diameter) is finally calculated in a known manner from the histogram of the particle size distribution. 4.4. Expansion agent and associated hot-melt compound In known manner, a blowing agent ("blowing agent" in English) is a thermally decomposable compound, intended to release during a thermal activation, for example during the vulcanization of the bandage, a large amount of gas (for example nitrogen or carbon dioxide) and thus lead to the formation of bubbles. The release of gas in the rubber composition therefore comes from this thermal decomposition of the blowing agent. There are physical or chemical expansion agents, of the endothermic or exothermic type. Preferably, chemical expansion agents are used, more preferably exothermic chemical expansion agents, for example diazo, dinitroso, hydrazide, carbazide, semi-carbazide, tetrazole, carbonate or citrate compounds, as they have been used. described especially in the aforementioned application WO 2011/064128. P10-2953 The blowing agent preferably used is a carbonate or hydrogencarbonate, in particular a carbonate or hydrogencarbonate (also called bicarbonate) of sodium (Na), potassium (K) or ammonium (NH4).
Plus préférentiellement, il s'agit d'un carbonate choisi dans le groupe constitué par carbonate de sodium, hydrogénocarbonate de sodium, carbonate de potassium, hydrogénocarbonate de potassium, et les mélanges de tels carbonates (y compris, bien entendu, leurs formes hydratées). Un tel agent d'expansion a l'avantage de ne dégager que du dioxyde de carbone et de l'eau lors de sa décomposition ; il est donc particulièrement favorable à l'environnement.More preferably, it is a carbonate selected from the group consisting of sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate, potassium carbonate, potassium hydrogencarbonate, and mixtures of such carbonates (including, of course, their hydrated forms) . Such an expansion agent has the advantage of only releasing carbon dioxide and water during its decomposition; it is therefore particularly favorable to the environment.
On utilise particulièrement l'hydrogénocarbonate ou bicarbonate de sodium (NaHCO3). Préférentiellement, le taux de cet agent d'expansion est compris entre 5 et 25 pce, plus préférentiellement entre 8 et 20 pce.Hydrogen carbonate or sodium bicarbonate (NaHCO3) is particularly used. Preferably, the content of this blowing agent is between 5 and 25 phr, more preferably between 8 and 20 phr.
Une caractéristique essentielle de l'invention est d'ajouter à l'agent d'expansion précédemment décrit un composé thermofusible dont la température de fusion est comprise entre 60°C et 220°C, de préférence entre 100°C et 200°C, plus préférentiellement entre 120°C et 180°C. Le taux de ce composé thermofusible est compris entre 2 et 25 pce, de préférence entre 2 et 20 pce, notamment entre 2 et 15 pce. Il a pour fonction de se transformer en liquide dans le domaine de température spécifique indiqué ci-dessus, avant que ou au moment où l'agent d'expansion se décompose thermiquement et libère des bulles de gaz. Tout composé présentant une température de fusion dans les domaines indiqués ci-dessus est susceptible de convenir. On pourra utiliser notamment les additifs de caoutchouterie connus de l'homme du métier comme étant compatibles, tant sous leur forme (par exemple sous forme de poudre) que par leur nature chimique, avec des compositions de caoutchouc usuelles pour bandages. A titre d'exemples, on peut citer notamment des polymères thermoplastiques telles que polyéthylène ou polypropylène ; des résines plastifiantes hydrocarbonées thermoplastiques à haute température de transition vitreuse (Tg), dont la température de fusion (ou ce qui est ici considéré comme équivalent, la température de ramollissement mesurée par exemple selon le méthode connue "Ring and Ball" - norme ISO 4625) est comprise dans les domaines ci-dessus ; de l'urée ou un dérivé thermofusible de l'urée ; de tels composés ont été décrits plus en détail dans la demande précitée WO 2011/064128. La température de fusion est une constante physique de base bien connue (disponible par exemple dans "Handbook of Chemistry and Physics") des composés thermofusibles, organiques ou inorganiques ; elle pourra être contrôlée par toute méthode connue, par 40 exemple par la méthode de Thiele, la méthode du banc de Kôfler ou encore par analyse DSC. P10-2953 -12- Le composé thermofusible préférentiellement utilisé est un acide carboxylique. Tout acide carboxylique présentant une température de fusion comprise entre 60°C et 220°C (donc solide à 23°C), de préférence entre 100°C et 200°C, en particulier entre 120°C et 180°C, est susceptible de convenir. En se dispersant de manière homogène dans la composition, lors de sa fusion dans le domaine de température spécifique indiqué ci-dessus, cet acide carboxylique a pour fonction d'activer chimiquement (i.e., par réaction chimique) l'agent d'expansion qui, lors de sa décomposition thermique, va ainsi libérer beaucoup plus de bulles de gaz (CO2 et H2O) que s'il était utilisé seul. Les acides carboxyliques peuvent être des monoacides, diacides ou triacides, ils peuvent être aliphatiques ou aromatiques ; ils peuvent également comporter des groupements fonctionnels supplémentaires (autres que COOH) tels que des groupes hydroxyle (OH), des groupes cétone (C=0) ou encore des groupes porteurs d'insaturation éthylénique. Selon un mode de réalisation préférentiel, le pKa (Ka constante d'acidité) de l'acide carboxylique est supérieur à 1, plus préférentiellement compris entre 2,5 et 12, en particulier compris entre 3 et 10. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, combiné ou non au précédent, l'acide carboxylique comporte, le long de sa chaîne hydrocarbonée, de 2 à 22 atomes de carbone, de préférence de 4 à 20 atomes de carbone.An essential characteristic of the invention is to add to the previously described blowing agent a hot-melt compound whose melting temperature is between 60 ° C and 220 ° C, preferably between 100 ° C and 200 ° C, more preferably between 120 ° C and 180 ° C. The content of this hot-melt compound is between 2 and 25 phr, preferably between 2 and 20 phr, especially between 2 and 15 phr. Its function is to turn into a liquid in the specific temperature range indicated above, before or at the moment when the blowing agent thermally decomposes and releases gas bubbles. Any compound having a melting temperature in the areas indicated above is likely to be suitable. In particular, the rubber additives known to those skilled in the art may be used as being compatible, both in their form (for example in powder form) and by their chemical nature, with conventional rubber compositions for bandages. By way of examples, there may be mentioned in particular thermoplastic polymers such as polyethylene or polypropylene; thermoplastic hydrocarbon plasticizing resins with a high glass transition temperature (Tg), whose melting temperature (or what is considered equivalent here, the softening temperature measured for example according to the known "Ring and Ball" method - ISO 4625 standard ) is included in the above fields; urea or a thermofusible derivative of urea; such compounds have been described in more detail in the aforementioned application WO 2011/064128. Melting temperature is a well-known basic physical constant (available for example in "Handbook of Chemistry and Physics") of hot melt compounds, organic or inorganic; it can be controlled by any known method, for example by the Thiele method, the Kofler's bench method or by DSC analysis. The thermofusible compound preferentially used is a carboxylic acid. Any carboxylic acid having a melting temperature between 60 ° C and 220 ° C (so solid at 23 ° C), preferably between 100 ° C and 200 ° C, in particular between 120 ° C and 180 ° C, is likely to agree. By dispersing homogeneously in the composition, during its melting in the specific temperature range indicated above, this carboxylic acid has the function of chemically activating (ie, by chemical reaction) the blowing agent which, during its thermal decomposition, will release much more gas bubbles (CO2 and H2O) than if it were used alone. The carboxylic acids may be monoacids, diacids or triacids, they may be aliphatic or aromatic; they may also comprise additional functional groups (other than COOH) such as hydroxyl groups (OH), ketone groups (C = O) or groups bearing ethylenic unsaturation. According to a preferred embodiment, the pKa (Ka acid constant) of the carboxylic acid is greater than 1, more preferably between 2.5 and 12, in particular between 3 and 10. According to another embodiment preferential, combined or not with the preceding, the carboxylic acid comprises, along its hydrocarbon chain, from 2 to 22 carbon atoms, preferably from 4 to 20 carbon atoms.
Les monoacides aliphatiques comportent de préférence, le long de leur chaîne hydrocarbonée, au moins 16 atomes de carbone ; on peut citer à titre d'exemples l'acide palmitique (C16), l'acide stéarique (C18), l'acide nonadécanoique (C19), l'acide béhénique (C20) et leurs différents mélanges. Les diacides aliphatiques comportent de préférence, le long de leur chaîne hydrocarbonée, de 2 à 10 atomes de carbone ; on peut citer à titre d'exemples l'acide oxalique (C2), l'acide malonique (C3), l'acide succinique (C4), l'acide glutarique (C5), l'acide adipique (C6), l'acide pimellique (C7), l'acide subérique (C8), l'acide azélaique (C9), l'acide sébacique (C10) et leurs différents mélanges. A titre de monoacide aromatique, on peut citer par exemple l'acide benzoïque. Les acides comportant des groupes fonctionnels peuvent être des monoacides, diacides ou triacides, du type aliphatiques comme aromatiques ; on peut citer à titre d'exemples l'acide tartrique, l'acide malique, l'acide maléique, l'acide glycolique, l'acide a-cétoglutarique, l'acide salycilique, l'acide phtalique ou encore l'acide citrique. De manière préférentielle, l'acide carboxylique est choisi dans le groupe constitué par l'acide palmitique, l'acide stéarique, l'acide nonadécanoique, l'acide béhénique, l'acide oxalique, P10-2953 -13- l'acide malonique, l'acide succinique, l'acide glutarique, l'acide adipique, l'acide pimellique, l'acide subérique, l'acide azélaique, l'acide sébacique, l'acide benzoïque, l'acide tartrique, l'acide malique, l'acide maléique, l'acide glycolique, l'acide a-cétoglutarique, l'acide salycilique, l'acide phtalique, l'acide citrique et les mélanges de ces acides.The aliphatic monoacids preferably comprise, along their hydrocarbon chain, at least 16 carbon atoms; mention may be made, for example, of palmitic acid (C16), stearic acid (C18), nonadecanoic acid (C19), behenic acid (C20) and their various mixtures. The aliphatic diacids preferably comprise, along their hydrocarbon chain, from 2 to 10 carbon atoms; mention may be made, for example, of oxalic acid (C2), malonic acid (C3), succinic acid (C4), glutaric acid (C5), adipic acid (C6), pimellic acid (C7), suberic acid (C8), azelaic acid (C9), sebacic acid (C10) and their various mixtures. As aromatic monoacid, there may be mentioned for example benzoic acid. The acids having functional groups may be monoacids, diacids or triacids, of the aliphatic type as aromatic; examples that may be mentioned include tartaric acid, malic acid, maleic acid, glycolic acid, α-ketoglutaric acid, salicylic acid, phthalic acid or citric acid; . Preferably, the carboxylic acid is selected from the group consisting of palmitic acid, stearic acid, nonadecanoic acid, behenic acid, oxalic acid, malonic acid, and the like. , succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimellic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, benzoic acid, tartaric acid, malic acid , maleic acid, glycolic acid, α-ketoglutaric acid, salicylic acid, phthalic acid, citric acid and mixtures of these acids.
Plus particulièrement, l'acide carboxylique est choisi dans le groupe constitué par l'acide malique, l'acide a-cétoglutarique, l'acide citrique, l'acide stéarique et leurs mélanges. Plus préférentiellement encore, est utilisé l'acide citrique, l'acide stéarique ou un mélange de ces deux acides.More particularly, the carboxylic acid is selected from the group consisting of malic acid, α-ketoglutaric acid, citric acid, stearic acid and mixtures thereof. More preferably still, citric acid, stearic acid or a mixture of these two acids is used.
Préférentiellement, pour l'obtention d'une adhérence optimale de la bande de roulement sur la glace, la quantité totale d'agent d'expansion (en particulier de carbonate ou hydrogénocarbonate) et de composé thermofusible (en particulier d'acide carboxylique) est supérieure à 10 pce, de préférence comprise entre 10 et 40 pce. Cette quantité totale est plus préférentiellement supérieure à 15 pce, en particulier comprise entre 15 et 40 pce. 4.5. Additifs divers La composition de caoutchouc thermo-expansible peut comporter également tout ou partie des additifs usuels habituellement utilisés dans les compositions de caoutchouc pour bandes de roulement, comme par exemple des agents de protection tels que cires anti-ozone, antiozonants chimiques, anti-oxydants, des agents plastifiants, des résines renforçantes, un système de réticulation à base soit de soufre, soit de donneurs de soufre et/ou de peroxyde et/ou de bismaléimides, des accélérateurs de vulcanisation, des activateurs de vulcanisation.Preferably, in order to obtain optimum adhesion of the tread on the ice, the total amount of blowing agent (in particular of carbonate or hydrogencarbonate) and of hot-melt compound (in particular of carboxylic acid) is greater than 10 phr, preferably between 10 and 40 phr. This total amount is more preferably greater than 15 phr, in particular between 15 and 40 phr. 4.5. Various additives The heat-expandable rubber composition may also comprise all or part of the usual additives usually used in tread rubber compositions, for example protective agents such as anti-ozone waxes, chemical antiozonants, anti-oxidants , plasticizing agents, reinforcing resins, a crosslinking system based on either sulfur, or sulfur and / or peroxide and / or bismaleimide donors, vulcanization accelerators, vulcanization activators.
Selon un mode de réalisation préférentiel, la composition de caoutchouc thermo-expansible comporte également un agent plastifiant liquide (à 20°C) dont la fonction est de ramollir la matrice en diluant l'élastomère diénique et la charge renforçante ; sa Tg (température de transition vitreuse) est par définition inférieure à -20°C, de préférence inférieure à -40°C. Plus préférentiellement, pour une performance optimale de la bande de roulement du bandage de l'invention, ce plastifiant liquide est utilisé à un taux relativement réduit, tel que le rapport pondéral charge renforçante sur agent plastifiant liquide soit supérieur à 2,0, plus préférentiellement supérieur à 2,5, en particulier supérieur à 3,0. Toute huile d'extension, qu'elle soit de nature aromatique ou non-aromatique, tout agent plastifiant liquide connu pour ses propriétés plastifiantes vis-à-vis d'élastomères diéniques, est utilisable. A température ambiante (20°C), ces plastifiants ou ces huiles, plus ou moins visqueux, sont des liquides (c'est-à-dire, pour rappel, des substances ayant la capacité de 35 P10-2953 -14- prendre à terme la forme de leur contenant), par opposition notamment à des résines plastifiantes hydrocarbonées qui sont par nature solides à température ambiante. Conviennent particulièrement les plastifiants liquides choisis dans le groupe constitué par les huiles naphténiques (à basse ou haute viscosité, notamment hydrogénées ou non), les huiles paraffiniques, les huiles MES (Medium Extracted Solvates), les huiles DAE (Distillate Aromatic Extracts), les huiles TDAE (Treated Distillate Aromatic Extracts), les huiles RAE (Residual Aromatic Extract oils), les huiles TRAE (Treated Residual Aromatic Extract), les huiles SRAE (Safety Residual Aromatic Extract oils), les huiles minérales, les huiles végétales, les plastifiants éthers, les plastifiants esters, les plastifiants phosphates, les plastifiants sulfonates et les mélanges de ces composés. Selon un mode de réalisation plus préférentiel, l'agent plastifiant liquide est choisi dans le groupe constitué par les huiles MES, les huiles TDAE, les huiles naphténiques, les huiles végétales et les mélanges de ces huiles.According to a preferred embodiment, the thermo-expandable rubber composition also comprises a liquid plasticizer (at 20 ° C) whose function is to soften the matrix by diluting the diene elastomer and the reinforcing filler; its Tg (glass transition temperature) is by definition less than -20 ° C, preferably less than -40 ° C. More preferably, for optimum performance of the tread of the bandage of the invention, this liquid plasticizer is used at a relatively low level, such that the weight ratio reinforcing filler on liquid plasticizer is greater than 2.0, more preferably greater than 2.5, especially greater than 3.0. Any extender oil, whether aromatic or non-aromatic, any liquid plasticizer known for its plasticizing properties vis-à-vis diene elastomers, is usable. At room temperature (20 ° C.), these plasticizers or these oils, which are more or less viscous, are liquids (that is, as a reminder, substances having the capacity to take up term the form of their container), in contrast to in particular plasticizing hydrocarbon resins which are inherently solid at room temperature. Particularly suitable liquid plasticizers selected from the group consisting of naphthenic oils (low or high viscosity, including hydrogenated or not), paraffinic oils, oils MES (Medium Extracted Solvates), oils DAE (Distillate Aromatic Extracts), Treated Distillate Aromatic Extracts (TDAE) oils, Residual Aromatic Extract oils (RAE), Treated Residual Aromatic Extract (TREE) oils, Residual Aromatic Extract oils (SRAE), mineral oils, vegetable oils, plasticisers ethers, ester plasticizers, phosphate plasticizers, sulphonate plasticizers and mixtures of these compounds. According to a more preferred embodiment, the liquid plasticizer is selected from the group consisting of MES oils, TDAE oils, naphthenic oils, vegetable oils and mixtures of these oils.
A titre de plastifiants phosphates par exemple, on peut citer ceux qui contiennent entre 12 et 30 atomes de carbone, par exemple le trioctyle phosphate. A titre d'exemples de plastifiants esters, on peut citer notamment les composés choisis dans le groupe constitué par les trimellitates, les pyromellitates, les phtalates, les 1,2-cyclohexane dicarboxylates, les adipates, les azélates, les sébacates, les triesters de glycérol et les mélanges de ces composés. Parmi les triesters ci-dessus, on peut citer notamment des triesters de glycérol, de préférence constitués majoritairement (pour plus de 50 %, plus préférentiellement pour plus de 80 % en poids) d'un acide gras insaturé en C18, c'est-à-dire choisi dans le groupe constitué par l'acide oléique, l'acide linoléique, l'acide linolénique et les mélanges de ces acides. Plus préférentiellement, qu'il soit d'origine synthétique ou naturelle (cas par exemple d'huiles végétales de tournesol ou de colza), l'acide gras utilisé est constitué pour plus de 50% en poids, plus préférentiellement encore pour plus de 80% en poids d'acide oléique. De tels triesters (trioléates) à fort taux d'acide oléique sont bien connus, ils ont été décrits par exemple dans la demande WO 02/088238, à titre d'agents plastifiants dans des bandes de roulement pour bandages.As phosphate plasticizers, for example, mention may be made of those containing from 12 to 30 carbon atoms, for example trioctyl phosphate. By way of examples of ester plasticizers, mention may be made in particular of compounds selected from the group consisting of trimellitates, pyromellitates, phthalates, 1,2-cyclohexane dicarboxylates, adipates, azelates, sebacates, tri-esters and glycerol and mixtures of these compounds. Among the triesters above, mention may be made in particular of glycerol triesters, preferably consisting mainly (for more than 50%, more preferably for more than 80% by weight) of a C18 unsaturated fatty acid, that is, that is to say chosen from the group consisting of oleic acid, linoleic acid, linolenic acid and mixtures of these acids. More preferably, whether of synthetic or natural origin (for example vegetable oils of sunflower or rapeseed), the fatty acid used is more than 50% by weight, more preferably still more than 80% by weight. % by weight of oleic acid. Such triesters (trioleates) with high oleic acid content are well known, they have been described for example in the application WO 02/088238, as plasticizers in bandage treads.
Selon un autre mode de réalisation préférentiel, la composition de caoutchouc selon l'invention peut comporter aussi, à titre de plastifiant solide (à 23°C), une résine plastifiante hydrocarbonée présentant une Tg supérieur à +20°C, de préférence supérieure à +30°C, telle que décrite par exemple dans les demandes WO 2005/087859, WO 2006/061064 ou WO 2007/017060. Les résines hydrocarbonées sont des polymères bien connus de l'homme du métier, essentiellement à base de carbone et hydrogène, miscibles donc par nature dans les compositions d'élastomère(s) diénique(s) lorsqu'elles sont qualifiées en outre de "plastifiantes".According to another preferred embodiment, the rubber composition according to the invention may also comprise, as a solid plasticizer (at 23 ° C.), a plasticizing hydrocarbon resin having a Tg greater than + 20 ° C., preferably greater than + 30 ° C, as described for example in the applications WO 2005/087859, WO 2006/061064 or WO 2007/017060. Hydrocarbon resins are polymers that are well known to those skilled in the art, essentially based on carbon and hydrogen, and therefore inherently miscible in diene (s) elastomer compositions when they are further qualified as "plasticisers". ".
Elles peuvent être aliphatiques, aromatiques ou encore du type aliphatique/aromatique c'est-à- P10-2953 -15- dire à base de monomères aliphatiques et/ou aromatiques. Elles peuvent être naturelles ou synthétiques, à base ou non de pétrole (si tel est le cas, connues aussi sous le nom de résines de pétrole). Elles sont préférentiellement exclusivement hydrocarbonées, c'est-à-dire qu'elles ne comportent que des atomes de carbone et d'hydrogène.They may be aliphatic, aromatic or aliphatic / aromatic type that is to say based on aliphatic and / or aromatic monomers. They may be natural or synthetic, whether based on petroleum or not (if so, also known as petroleum resins). They are preferably exclusively hydrocarbon-based, that is to say they contain only carbon and hydrogen atoms.
De préférence, la résine plastifiante hydrocarbonée présente au moins une, plus préférentiellement l'ensemble, des caractéristiques suivantes : - une Tg supérieure à 20°C (plus préférentiellement entre 40 et 100°C) ; - une masse moléculaire moyenne en nombre (Mn) comprise entre 400 et 2000 g/mol (plus préférentiellement entre 500 et 1500 g/mol) ; - un indice de polymolécularité (Ip) inférieur à 3, plus préférentiellement inférieur à 2 (rappel : Ip = Mw/Mn avec Mw masse moléculaire moyenne en poids).Preferably, the plasticizing hydrocarbon resin has at least one, more preferably all, of the following characteristics: a Tg greater than 20 ° C (more preferably between 40 and 100 ° C); a number-average molecular weight (Mn) of between 400 and 2000 g / mol (more preferentially between 500 and 1500 g / mol); a polymolecularity index (Ip) of less than 3, more preferably less than 2 (booster: Ip = Mw / Mn with Mw weight average molecular weight).
La Tg de cette résine est mesurée de manière connue par DSC (Differential Scanning Calorimetry), selon la norme ASTM D3418. La macrostructure (Mw, Mn et Ip) de la résine hydrocarbonée est déterminée par chromatographie d'exclusion stérique (SEC) : solvant tétrahydrofurane ; température 35°C ; concentration 1 g/1 ; débit 1 ml/min ; solution filtrée sur filtre de porosité 0,45 iam avant injection ; étalonnage de Moore avec des étalons de polystyrène ; jeu de 3 colonnes "WATERS" en série ("STYRAGEL" HR4E, HR1 et HR0.5) ; détection par réfractomètre différentiel ("WATERS 2410") et son logiciel d'exploitation associé ("WATERS EMPOWER"). Selon un mode de réalisation particulièrement préférentiel, la résine plastifiante hydrocarbonée est choisie dans le groupe constitué par les résines d'homopolymère ou copolymère de cyclopentadiène (en abrégé CPD), les résines d'homopolymère ou copolymère de dicyclopentadiène (en abrégé DCPD), les résines d'homopolymère ou copolymère de terpène, les résines d'homopolymère ou copolymère de coupe C5, les résines d'homopolymère ou copolymère de coupe C9, les résines d'homopolymère ou copolymère d'alpha-méthyl-styrène et les mélanges de ces résines. Parmi les résines de copolymères ci-dessus sont plus préférentiellement utilisées celles choisies dans le groupe constitué par les résines de copolymère (D)CPD/ vinylaromatique, les résines de copolymère (D)CPD/ terpène, les résines de copolymère (D)CPD/ coupe C5, les résines de copolymère (D)CPD/ coupe C9, les résines de copolymère terpène/ vinylaromatique, les résines de copolymère terpène/ phénol, les résines de copolymère coupe C5/ vinylaromatique, les résines de copolymère coupe C9/ vinylaromatique, et les mélanges de ces résines. Le terme "terpène" regroupe ici de manière connue les monomères alpha-pinène, beta-pinène et limonène ; préférentiellement est utilisé un monomère limonène, composé se présentant de manière connue sous la forme de trois isomères possibles : le L-limonène (énantiomère P10-2953 -16- lévogyre), le D-limonène (énantiomère dextrogyre), ou bien le dipentène, racémique des énantiomères dextrogyre et lévogyre. A titre de monomère vinylaromatique conviennent par exemple le styrène, l'alpha- méthylstyrène, l'ortho-, méta-, para-méthylstyrène, le vinyle-toluène, le para-tertiobutylstyrène, les méthoxystyrènes, les chlorostyrènes, les hydroxystyrènes, le vinylmésitylène, le divinylbenzène, le vinylnaphtalène, tout monomère vinylaromatique issu d'une coupe C9 (ou plus généralement d'une coupe Cg à C10). De préférence, le composé vinyle-aromatique est du styrène ou un monomère vinylaromatique issu d'une coupe C9 (ou plus généralement d'une coupe Cg à C10). De préférence, le composé vinylaromatique est le monomère minoritaire, exprimé en fraction molaire, dans le copolymère considéré. Le taux de résine hydrocarbonée est préférentiellement compris entre 3 et 60 pce, plus préférentiellement entre 3 et 40 pce, notamment entre 5 et 30 pce.The Tg of this resin is measured in a known manner by DSC (Differential Scanning Calorimetry), according to the ASTM D3418 standard. The macrostructure (Mw, Mn and Ip) of the hydrocarbon resin is determined by steric exclusion chromatography (SEC): solvent tetrahydrofuran; temperature 35 ° C; concentration 1 g / 1; flow rate 1 ml / min; filtered solution on 0.45 μm porosity filter before injection; Moore calibration with polystyrene standards; set of 3 "WATERS" columns in series ("STYRAGEL" HR4E, HR1 and HR0.5); differential refractometer detection ("WATERS 2410") and its associated operating software ("WATERS EMPOWER"). According to a particularly preferred embodiment, the plasticizing hydrocarbon resin is chosen from the group consisting of cyclopentadiene homopolymer or copolymer resins (abbreviated to CPD), dicyclopentadiene homopolymer or copolymer resins (abbreviated to DCPD), terpene homopolymer or copolymer resins, homopolymer or C5 cut copolymer resins, homopolymer or C9 cut copolymer resins, alpha-methyl-styrene homopolymer or copolymer resins and mixtures thereof. resins. Among the above copolymer resins are more preferably used those selected from the group consisting of (D) CPD / vinylaromatic copolymer resins, (D) CPD / terpene copolymer resins, copolymer resins (D) CPD / C5 cut, (D) CPD / C9 cut copolymer resins, terpene / vinylaromatic copolymer resins, terpene / phenol copolymer resins, C5 / vinylaromatic cut copolymer resins, C9 / vinylaromatic cut copolymer resins, and mixtures of these resins. The term "terpene" here combines in a known manner the alpha-pinene, beta-pinene and limonene monomers; preferably, a limonene monomer is used which is in a known manner in the form of three possible isomers: L-limonene (P10-2953 enantiomer-levogyre), D-limonene (dextrorotatory enantiomer), or dipentene, racemic dextrorotatory and levorotatory enantiomers. Suitable vinylaromatic monomers are, for example, styrene, alpha-methylstyrene, ortho-, meta-, para-methylstyrene, vinyl-toluene, para-tert-butylstyrene, methoxystyrenes, chlorostyrenes, hydroxystyrenes, vinylmesitylene, and the like. , divinylbenzene, vinylnaphthalene, any vinylaromatic monomer from a C9 cut (or more generally from a C8 to C10 cut). Preferably, the vinyl-aromatic compound is styrene or a vinylaromatic monomer resulting from a C9 cut (or more generally from a C8 to C10 cut). Preferably, the vinylaromatic compound is the minor monomer, expressed as a mole fraction, in the copolymer under consideration. The content of hydrocarbon resin is preferably between 3 and 60 phr, more preferably between 3 and 40 phr, especially between 5 and 30 phr.
Dans le cas où l'on souhaite augmenter la rigidité de la bande de roulement une fois expansée, sans réduire pour autant la teneur en plastifiant liquide ci-dessus, on pourra avantageusement incorporer des résines renforçantes (e.g. accepteurs et donneurs de méthylène) tels que décrites par exemple dans WO 02/10269 ou US 7,199,175.In the case where it is desired to increase the rigidity of the tread once expanded, without reducing the content of liquid plasticizer above, it will be advantageous to incorporate reinforcing resins (eg acceptors and donors of methylene) such as described for example in WO 02/10269 or US 7,199,175.
La composition de caoutchouc thermo-expansible peut également contenir des activateurs de couplage lorsque qu'un agent de couplage est utilisé, des agents de recouvrement de la charge inorganique lorsqu'une charge inorganique est utilisée, ou plus généralement des agents d'aide à la mise en oeuvre (processabilité) 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 processabilité à l'état cru ; ces agents sont par exemple des hydroxysilanes ou des silanes hydrolysables tels que des alkyl-alkoxysilanes, des polyols, des polyéthers, des amines, des polyorganosiloxanes hydroxyles ou hydrolysables. 4.6. Fabrication des compositions Les compositions de caoutchouc sont fabriquées dans des mélangeurs appropriés, en utilisant par exemple trois phases de préparation successives selon une procédure générale connue de l'homme du métier : une première phase de travail ou malaxage thermomécanique (parfois qualifiée de phase "non-productive") à haute température, jusqu'à une température maximale comprise entre 130°C et 200°C, de préférence entre 145°C et 185°C, suivie d'une seconde phase (non-productive) à plus basse température (de préférence inférieure à 100°C) au cours de laquelle est incorporé l'agent d'expansion, enfin une troisième phase de travail mécanique (parfois qualifiée de phase "productive") à basse température, typiquement inférieure à 120°C, par exemple entre 60°C et 100°C, phase de finition au cours de laquelle est incorporé le système de réticulation ou vulcanisation. P10-2953 -17- Un procédé utilisable pour la fabrication de telles compositions de caoutchouc comporte par exemple et de préférence les étapes suivantes : - incorporer dans un mélangeur, à l'élastomère ou au mélange d'élastomères, au moins la charge renforçante, les microparticules hydrosolubles, le composé thermofusible, les éventuels autres additifs optionnels, en malaxant thermomécaniquement le tout, en une ou plusieurs fois, jusqu'à atteindre une température maximale comprise entre 130°C et 200°C ; - refroidir l'ensemble à une température inférieure à 100°C ; - puis incorporer l'agent d'expansion au mélange ainsi obtenu et refroidi, en malaxant thermomécaniquement le tout jusqu'à atteindre une température maximale inférieure à 100 C ; - incorporer ensuite un système de réticulation ; - malaxer le tout jusqu'à une température maximale inférieure à 120°C ; - extruder ou calandrer la composition de caoutchouc ainsi obtenue. A titre d'exemple, on introduit au cours de la première phase non-productive, dans un mélangeur approprié tel qu'un mélangeur interne usuel, tous les constituants nécessaires, les éventuels agents de recouvrement ou de mise en oeuvre complémentaires et autres additifs divers, à l'exception de l'agent d'expansion et du système de réticulation. Après travail thermomécanique, tombée et refroidissement du mélange ainsi obtenu, on conduit alors une seconde phase (non-productive) de travail thermomécanique dans le même mélangeur interne, phase au cours de laquelle est incorporé l'agent d'expansion à une température plus modérée (par exemple 60°C), pour atteindre une température maximale de tombée inférieure à 100°C. On incorpore alors le système de réticulation à basse température, généralement dans un mélangeur externe tel qu'un mélangeur à cylindres ; le tout est alors mélangé (phase productive) pendant quelques minutes, par exemple entre 5 et 15 min.The heat-expandable rubber composition may also contain coupling enhancers when a coupling agent is used, inorganic filler recovery agents when an inorganic filler is used, or more generally, bleaching agents. implementation (processability) likely in a known manner, through an improvement in the dispersion of the load in the rubber matrix and a lowering of the viscosity of the compositions, to improve their processability in the green state; these agents are for example hydroxysilanes or hydrolysable silanes such as alkyl-alkoxysilanes, polyols, polyethers, amines, hydroxyl or hydrolysable polyorganosiloxanes. 4.6. Manufacture of the Compositions The rubber compositions are manufactured in appropriate mixers, for example using three successive preparation phases according to a general procedure known to a person skilled in the art: a first thermomechanical working or mixing phase (sometimes referred to as a "no" phase). -productive ") at high temperature, up to a maximum temperature of between 130 ° C and 200 ° C, preferably between 145 ° C and 185 ° C, followed by a second phase (non-productive) at lower temperature (preferably less than 100 ° C) during which the blowing agent is incorporated, finally a third phase of mechanical work (sometimes referred to as "productive" phase) at low temperature, typically below 120 ° C, by example between 60 ° C and 100 ° C, finishing phase during which is incorporated the crosslinking system or vulcanization. A process which can be used for the production of such rubber compositions comprises, for example, and preferably the following steps: incorporating in a mixer, at least one reinforcing filler, at the elastomer or at the mixture of elastomers, the water-soluble microparticles, the hot-melt compound, optional optional additives, by thermomechanically kneading the whole, in one or more times, until a maximum temperature of between 130 ° C and 200 ° C is reached; - cool all at a temperature below 100 ° C; - Then incorporate the blowing agent to the mixture thus obtained and cooled, kneading thermomechanically all until a maximum temperature below 100 C; - Then incorporate a crosslinking system; - mix everything up to a maximum temperature below 120 ° C; - Extrude or calender the rubber composition thus obtained. By way of example, during the first non-productive phase, all the necessary constituents, any additional coating or processing agents and other various additives, are introduced into a suitable mixer such as a conventional internal mixer. with the exception of the blowing agent and the crosslinking system. After thermomechanical work, falling and cooling of the mixture thus obtained, a second (non-productive) phase of thermomechanical work is then conducted in the same internal mixer, during which phase the blowing agent is incorporated at a more moderate temperature. (eg 60 ° C), to reach a maximum temperature of fall below 100 ° C. The low temperature crosslinking system is then incorporated, usually in an external mixer such as a roll mill; the whole is then mixed (productive phase) for a few minutes, for example between 5 and 15 min.
Le système de réticulation proprement dit est préférentiellement à base de soufre et d'un accélérateur primaire de vulcanisation, en particulier d'un accélérateur du type sulfénamide. A ce système de vulcanisation viennent s'ajouter, incorporés au cours de la première phase non-productive et/ou au cours de la phase productive, divers accélérateurs secondaires ou activateurs de vulcanisation connus tels qu'oxyde de zinc, acide stéarique, dérivés guanidiques (en particulier diphénylguanidine), etc. Le taux de soufre est de préférence compris entre 0,5 et 5 pce, celui de l'accélérateur primaire est de préférence compris entre 0,5 et 8 pce. On peut utiliser comme accélérateur (primaire ou secondaire) 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 P10-2953 -18- types thiurames, dithiocarbamates de zinc. Ces accélérateurs sont par exemple choisis dans le groupe constitué par disulfure de 2-mercaptobenzothiazyle (en abrégé "MBTS"), disulfure de tetrabenzylthiurame ("TBZTD"), N-cyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide ("CBS"), N,Ndicyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide ("DCBS"), N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfénamide ("TBBS"), N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfénimide ("TB SI"), dibenzyldithiocarbamate de zinc ("ZBEC") et les mélanges de ces composés. Si un acide carboxylique est utilisé comme composé thermofusible, ce dernier ayant comme effet possible celui de réduire le délai d'induction (c'est-à-dire le temps nécessaire au début de la réaction de vulcanisation) lors de la cuisson de la composition, on pourra utiliser avantageusement un retardateur de vulcanisation permettant de contrecarrer ce phénomène, et d'offrir ainsi à la composition de caoutchouc le temps nécessaire pour une expansion complète avant sa vulcanisation. Le taux de ce retardateur de vulcanisation est de préférence compris entre 0,5 et 10 pce, plus préférentiellement entre 1 et 5 pce, en particulier entre 1 et 3 pce.The actual crosslinking system is preferably based on sulfur and a primary vulcanization accelerator, in particular a sulfenamide type accelerator. To this vulcanization system are added, incorporated during the first non-productive phase and / or during the productive phase, various known secondary accelerators or vulcanization activators such as zinc oxide, stearic acid, guanidine derivatives (especially diphenylguanidine), etc. The sulfur content is preferably between 0.5 and 5 phr, that of the primary accelerator is preferably between 0.5 and 8 phr. It is possible to use as accelerator (primary or secondary) any compound capable of acting as a vulcanization accelerator for diene elastomers in the presence of sulfur, in particular thiazole accelerators and their derivatives, accelerators of P10-2953 -18- thiuram types , zinc dithiocarbamates. These accelerators are for example selected from the group consisting of 2-mercaptobenzothiazyl disulfide (abbreviated "MBTS"), tetrabenzylthiuram disulfide ("TBZTD"), N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide ("CBS"), N, Ndicyclohexyl 2-Benzothiazylsulfenamide ("DCBS"), N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide ("TBBS"), N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenimide ("TB SI"), zinc dibenzyldithiocarbamate ("ZBEC ") and mixtures of these compounds. If a carboxylic acid is used as a hot-melt compound, the latter having the effect of reducing the induction time (that is to say the time required for the beginning of the vulcanization reaction) during the baking of the composition it is advantageous to use a vulcanization retarder to counteract this phenomenon, and thus to provide the rubber composition with the time necessary for complete expansion prior to vulcanization. The level of this vulcanization retarder is preferably between 0.5 and 10 phr, more preferably between 1 and 5 phr, in particular between 1 and 3 phr.
Les retardateurs de vulcanisation sont bien connus de l'homme du métier. On peut citer par exemple le N-cyclohexylthiophtalimide commercialisé sous la dénomination « Vulkalent G » par la société Lanxess, le N-(trichlorométhylthio)benzène-sulfonamide commercialisé sous dénomination « Vulkalent E/C » par Lanxess, ou encore l'anhydride phtalique commercialisé sous dénomination « Vulkalent B/C » par Lanxess. De manière préférentielle, on utilise le N- cyclohexylthiophtalimide (en abrégé « CTP »). 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 calandrée ou extrudée sous la forme d'une bande de roulement thermo-expansible. A l'état cru (i.e., non vulcanisé) et donc non expansé, la densité ou masse volumique notée DI de la composition de caoutchouc thermo-expansible est de préférence comprise entre 1,100 et 1,400 g/cm3, plus préférentiellement comprise dans un domaine de 1,150 à 1,350 g/cm3. La vulcanisation (ou cuisson) est conduite de manière connue à une température généralement comprise entre 130°C et 200°C, pendant un temps suffisant qui peut varier par exemple entre 5 et 90 min en fonction notamment de la température de cuisson, du système de vulcanisation adopté et de la cinétique de vulcanisation de la composition considérée. C'est au cours de cette étape de vulcanisation que l'agent d'expansion va libérer une quantité de gaz importante, conduire à la formation de bulles dans la composition de caoutchouc mousse et finalement à son expansion. 35 P10-2953 -19- A l'état cuit (i.e., vulcanisé), la densité notée D2 de la composition de caoutchouc une fois expansée (i.e., à l'état de caoutchouc mousse) est comprise de préférence entre 0,700 à 1,000 g/cm3, plus préférentiellement comprise dans un domaine de 0,750 à 0,950 g/cm3.Vulcanization retarders are well known to those skilled in the art. Mention may be made, for example, of N-cyclohexylthiophthalimide sold under the name "Vulkalent G" by the company Lanxess, N- (trichloromethylthio) benzenesulfonamide sold under the name "Vulkalent E / C" by Lanxess, or else marketed phthalic anhydride. under the name "Vulkalent B / C" by Lanxess. Preferably, N-cyclohexylthiophthalimide (abbreviated "CTP") is used. The final composition thus obtained is then calendered, for example in the form of a sheet or a plate, in particular for a characterization in the laboratory, or else calendered or extruded in the form of a heat-expandable tread. In the green state (ie, uncured) and therefore unexpanded, the density or density denoted DI of the heat-expandable rubber composition is preferably between 1,100 and 1,400 g / cm 3, more preferably included in a range of 1.150 to 1.350 g / cm3. The vulcanization (or cooking) is conducted in a known manner at a temperature generally between 130 ° C and 200 ° C, for a sufficient time which may vary for example between 5 and 90 min depending in particular on the cooking temperature, the system of vulcanization adopted and the kinetics of vulcanization of the composition under consideration. It is during this vulcanization step that the blowing agent will release a significant amount of gas, lead to bubble formation in the foam rubber composition and eventually expand. In the fired (ie, vulcanized) state, the density denoted D2 of the expanded rubber composition (ie, in the form of foam rubber) is preferably between 0.700 to 1.000 g. / cm3, more preferably within a range of 0.750 to 0.950 g / cm3.
Son taux d'expansion volumique noté TE (exprimé en %) est de préférence compris entre 25% et 75%, plus préférentiellement dans un domaine de 30 à 60%, ce taux d'expansion TE étant calculé de manière connue à partir des densités DI et D2 ci-dessus, comme suit : TE = [(DI/D2) - 1] X 100. La composition de caoutchouc ainsi formulée offre aux bandages de l'invention une très bonne adhérence sur glace, à la fois sur glace sèche et sur glace fondante.Its volume expansion rate TE (expressed in%) is preferably between 25% and 75%, more preferably in a range of 30 to 60%, this TE expansion ratio being calculated in known manner from the densities DI and D2 above, as follows: TE = [(DI / D2) - 1] X 100. The rubber composition thus formulated offers the bandages of the invention a very good adhesion on ice, both on dry ice and on melting ice.
15 P10-2953P10-2953
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