Brevet FR3133857A1 — publié le 20230929

L’invention concerne une composition élastomérique à base de : 7 à 45 pce d’un premier élastomère diénique, ledit premier élastomère diénique étant un élastomère isoprénique, 10 à 45 pce d’un second élastomère diénique, ledit second élastomère diénique étant un copolymère de butadiène et de monomères vinylaromatiques, lequel copolymère comprenant au sein de sa structure au moins un groupe alcoxysilane lié à l’élastomère par l’atome de silicium, et au moins une fonction comprenant un atome d’azote, et présentant une température de transition vitreuse strictement inférieure à -70°C, 10 à 55 pce d’un troisième élastomère diénique non fonctionnalisé, ledit troisième élastomère diénique non fonctionnalisé étant un copolymère de butadiène et de monomères vinylaromatiques ayant une température de transition vitreuse strictement supérieure à -65°C et inférieure ou égale à -30°C, 0 à 5 pce d’un quatrième élastomère diénique, ledit quatrième élastomère diénique étant un polybutadiène, 40 à 85 pce de silice à titre de charge renforçante, au moins un agent de couplage de la silice à au moins l’un desdits élastomères diéniques, 0 à 9 pce d’au moins un plastifiant, au moins un système de réticulation. L’invention concerne également une bande de roulement comprenant une composition telle que définie ci-dessus et un pneumatique comprenant au moins une telle composition ou une telle bande de roulement. Composition élastomérique aux propriétés améliorées Le domaine de la présente invention est celui des compositions élastomériques, plus particulièrement des compositions élastomériques pour les bandes de roulements, en particulier de pneumatiques pour les véhicules portant de lourdes charges, tels que, par exemple les camions, les tracteurs, les véhicules de génie civil, les remorques ou bus routiers. Les pneumatiques pour les véhicules portant de lourdes charges sont pourvus de bandes de roulement qui présentent, par rapport aux bandes de roulement des pneumatiques de véhicules légers, en particulier de véhicules tourisme ou de véhicules camionnette, de grandes épaisseurs de matériau caoutchoutique, notamment pour supporter le poids que ces véhicules transportent. Typiquement, la partie usante de la bande de roulement d'un véhicule portant de lourdes charges peut avoir une épaisseur d'au moins 15 mm, celle d'un véhicule génie civil d'au moins 30 mm, voire jusqu'à 120 mm. Au cours du roulage, la bande de roulement de ce type de pneumatique subit des sollicitations mécaniques et des agressions résultant du contact direct avec le sol. En effet, l’usage de ces pneumatiques sur des terrains présentant de nombreux cailloux et autres corps ou des nids-de-poule, génère des agressions de la bande de roulement. Dans le cas d'un pneumatique monté sur un véhicule portant de lourdes charges, les sollicitations mécaniques et les agressions subies par le pneumatique se trouvent amplifiées sous l'effet du poids porté par ce pneumatique. Ceci a pour conséquence que des chocs répétitifs peuvent provoquer des arrachements de matière de la bande de roulement. Il est donc nécessaire que les bandes de roulement des pneumatiques des véhicules portant de lourdes charges présentent une bonne résistance à la fissuration. Pour résoudre ce problème, les manufacturiers de pneumatiques pour ce type de véhicules ont l’habitude d’utiliser du caoutchouc naturel, comme élastomère majoritaire, en mélange avec un polybutadiène, dans les compositions élastomériques pour ces bandes de roulement en raison des propriétés de résistance à la fissuration que possède spécifiquement le caoutchouc naturel. Par ailleurs, certains véhicules portant des lourdes charges sont également destinés à rouler sur des trajets de plus en plus longs, du fait de l’amélioration du réseau routier et de la croissance de ce réseau dans le monde. L’usure de la bande de roulement de ces pneumatiques doit donc être la plus réduite possible pour une distance de parcours donnée. Afin de réduire l’usure de la bande de roulement de ce type de pneumatiques, il est connu d’utiliser habituellement du noir de carbone comme charge renforçante dans les compositions élastomériques de bande de roulement ; cette charge renforçante apportant une certaine rigidité à la composition élastomérique. Or, il est connu de l’homme du métier que l’amélioration d’une propriété d’une bande de roulement s’effectue la plupart du temps au détriment d’autres propriétés. En effet, l’amélioration des propriétés de rigidité s’effectue souvent au détriment de la résistance à la fissuration. Ainsi, les manufacturiers cherchent toujours des solutions pour améliorer d’avantage un compromis de propriétés que sont la résistance à l’usure et la résistance à la fissuration pour un pneumatique de véhicule portant de lourdes charges. Le document WO2020214178 décrit des compositions élastomériques pour des bandes de roulement comprenant 60 pce de caoutchouc naturel, 40 pce d’un copolymère de styrène et de butadiène fonctionnalisé et 60 pce de silice ; cette composition élastomérique permet d’obtenir une bonne rigidité de la bande de roulement et une bonne résistance à l’usure. Par ailleurs, une autre performance à laquelle doivent satisfaire les bandes de roulement de pneumatiques de véhicules portant de lourdes charges est une bonne adhérence sur sol mouillé. Or, il est connu que les pneumatiques qui présentent une bonne adhérence sur sol mouillé présentent habituellement une résistance à l’usure pénalisée. Il existe donc toujours un besoin d’améliorer encore plus le compromis résistance à l’usure/ résistance à la fissuration sans que soit pénalisée l’adhérence sur sol mouillé. Le but de la présente invention est de répondre à ce besoin. Poursuivant ses recherches, la Demanderesse a découvert de façon inattendue que, pour des pneumatiques de véhicules portant de lourdes charges, l’utilisation combinée d’un élastomère diénique fonctionnel spécifique, avec un élastomère diénique non fonctionnel spécifique et un caoutchouc isoprénique, permettait d’améliorer d’avantage le compromis de performance résistance à l’usure/ résistance à la fissuration tout en améliorant les propriétés d’adhérence sur sol mouillé d’une composition élastomérique pour bande de roulement. Ainsi, l’invention a pour objet une composition élastomérique à base de : 7 à 45 pce d’un premier élastomère diénique, ledit premier élastomère diénique étant un élastomère isoprénique, 10 à 45 pce d’un second élastomère diénique, ledit second élastomère diénique étant un copolymère de butadiène et de monomères vinylaromatiques, lequel copolymère comprenant au sein de sa structure au moins un groupe alcoxysilane lié à l’élastomère par l’atome de silicium, et au moins une fonction comprenant un atome d’azote, et présentant une température de transition vitreuse strictement inférieure à -70°C, 10 à 55 pce d’un troisième élastomère diénique non fonctionnalisé, ledit troisième élastomère diénique non fonctionnalisé étant un copolymère de butadiène et de monomères vinylaromatiques ayant une température de transition vitreuse strictement supérieure à -65°C et inférieure ou égale à -30°C, 0 à 5 pce d’un quatrième élastomère diénique, ledit quatrième élastomère diénique étant un polybutadiène, 40 à 85 pce de silice à titre de charge renforçante, au moins un agent de couplage de la silice à au moins l’un desdits élastomères diéniques, 0 à 9 pce d’au moins un plastifiant, au moins un système de réticulation. Préférentiellement, le taux du premier élastomère diénique dans la composition élastomérique est compris dans un domaine allant de 8 à 43 pce, plus préférentiellement est compris dans un domaine allant de 10 à 40 pce. Préférentiellement, le taux du second élastomère diénique dans la composition élastomérique est compris dans un domaine allant de 15 à 40 pce, plus préférentiellement est compris dans un domaine allant de 20 à 37 pce. Préférentiellement, le taux du troisième élastomère diénique dans la composition élastomérique est compris dans un domaine allant de 20 à 53 pce, plus préférentiellement est compris dans un domaine allant de 30 à 50 pce. Préférentiellement, le premier élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse et le mélange de ces élastomères, de préférence le premier élastomère est le caoutchouc naturel. Préférentiellement, le second élastomère diénique a une température de transition vitreuse comprise dans un domaine allant de -110°C à moins de -70°C, de préférence allant de -100°C à -75°C, plus préférentiellement encore allant de -95°C à -80°C. Préférentiellement, le troisième élastomère diénique non fonctionnalisé a une température de transition vitreuse comprise dans un domaine allant de -60°C à -40°C, de préférence allant de -50°C à -40°C. Préférentiellement, la fonction comprenant un atome d’azote est portée par le groupe alcoxysilane par l’intermédiaire d’un groupe espaceur qui est un alcanediyle en C1-C10, plus préférentiellement un alcanediyle en C1-C4. Préférentiellement, la fonction comprenant l’atome d’azote est une amine ternaire, plus particulièrement la diéthylamine ou diméthylamine. Préférentiellement, le taux de monomères vinylaromatiques dans le second élastomère diénique est compris dans un domaine allant de 0,5 à 5% en poids par rapport au poids dudit second élastomère diénique, plus préférentiellement dans un domaine allant de 1 à 4% en poids. Préférentiellement, le groupe alcoxysilane est un méthoxysilane ou un éthoxysilane, éventuellement partiellement ou totalement hydrolysé en silanol. Préférentiellement, le taux de silice dans la composition élastomérique est compris dans un domaine allant de 45 à 80 pce, plus préférentiellement allant de 50 à 75 pce. Préférentiellement, la composition élastomérique ne comprend pas de polybutadiène. Préférentiellement, la composition élastomérique ne comprend pas de plastifiant. Préférentiellement, la composition élastomérique comprend en outre de 0,5 à 15 pce de noir de carbone, plus préférentiellement de 0,7 à 10 pce de noir de carbone, plus préférentiellement encore de 1 à 4 pce de noir de carbone. Un autre objet de la présente invention est une bande de roulement comprenant au moins une composition élastomérique définie ci-dessus, y compris ses formes préférentielles. Un autre objet de la présente invention est un pneumatique de véhicule portant de lourdes charges comprenant au moins une composition élastomérique définie ci-dessus, y compris ses formes préférentielles ou comprenant une bande de roulement telle que définie ci-dessus. Composition élastomérique à base de : 7 à 45 pce d’un premier élastomère diénique, ledit premier élastomère diénique étant un élastomère isoprénique, 10 à 45 pce d’un second élastomère diénique, ledit second élastomère diénique étant un copolymère de butadiène et de monomères vinylaromatiques, lequel copolymère comprenant au sein de sa structure au moins un groupe alcoxysilane lié à l’élastomère par l’atome de silicium, et au moins une fonction comprenant un atome d’azote, et présentant une température de transition vitreuse strictement inférieure à -70°C, 10 à 55 pce d’un troisième élastomère diénique non fonctionnalisé, ledit troisième élastomère diénique non fonctionnalisé étant un copolymère de butadiène et de monomères vinylaromatiques ayant une température de transition vitreuse strictement supérieure à -65°C et inférieure ou égale à -30°C, 0 à 5 pce d’un quatrième élastomère diénique, ledit quatrième élastomère diénique étant un polybutadiène, 40 à 85 pce de silice à titre de charge renforçante, au moins un agent de couplage de la silice à au moins l’un desdits élastomères diéniques, 0 à 9 pce d’au moins un plastifiant, au moins un système de réticulation. Composition selon la revendication 1, dans lequel le taux du premier élastomère diénique dans la composition élastomérique est compris dans un domaine allant de 8 à 43 pce, plus préférentiellement est compris dans un domaine allant de 10 à 40 pce. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le taux du second élastomère diénique dans la composition élastomérique est compris dans un domaine allant de 15 à 40 pce, plus préférentiellement est compris dans un domaine allant de 20 à 37 pce. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le taux du troisième élastomère diénique dans la composition élastomérique est compris dans un domaine allant de 20 à 53 pce, plus préférentiellement dans un domaine allant de 30 à 50 pce. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier élastomère diénique est choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse et le mélange de ces élastomères, de préférence le premier élastomère est le caoutchouc naturel. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le second élastomère diénique a une température de transition vitreuse comprise dans un domaine allant de -110°C à moins de -70°C, de préférence allant de -100°C à -75°C, plus préférentiellement encore allant de -95°C à -80°C. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le troisième élastomère diénique non fonctionnalisé a une température de transition vitreuse comprise dans un domaine allant de -60°C à -40°C, de préférence allant de -50°C à -40°C. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fonction comprenant un atome d’azote est portée par le groupe alcoxysilane par l’intermédiaire d’un groupe espaceur qui est un alcanediyle en C1-C10, plus préférentiellement un alcanediyle en C1-C4. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le taux de monomères vinylaromatiques dans le second élastomère diénique est compris dans un domaine allant de 0,5 à 5% en poids par rapport au poids dudit second élastomère diénique, plus préférentiellement dans un domaine allant de 1 à 4% en poids. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le taux de silice dans la composition élastomérique est compris dans un domaine allant de 45 à 80 pce, plus préférentiellement allant de 50 à 75 pce. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition élastomérique ne comprend pas de polybutadiène. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition élastomérique ne comprend pas de plastifiant. Composition selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition élastomérique comprend en outre de 0,5 à 15 pce, de préférence 0,7 à 10 pce de noir de carbone. Bande de roulement comprenant au moins une composition selon l’une des revendications précédentes 1 à 13. Pneumatique comprenant au moins une composition selon l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 13 ou comprenant une bande de roulement selon la revendication 14.