Brevet FR3129396A1 — publié le 20230526

L’invention concerne une composition de caoutchouc qui comprend un élastomère diénique fortement saturé qui est un copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène qui comprend des unités éthylène qui représentent plus de 50% en moles des unités monomères du copolymère, un système de vulcanisation, un agent de couplage silane et une charge renforçante qui contient une silice préhydrophobée avant son utilisation dans la composition de caoutchouc par traitement avec un mercaptosilane, bloqué ou non, et une silice hydrophile. Une telle composition présente des propriétés de cuisson améliorées tout en maintenant le compromis de propriété entre la rigidité et l’hystérèse. Composition de caoutchouc Le domaine de la présente invention est celui des compositions de caoutchouc qui comprennent une silice et un élastomère diénique fortement saturé et qui sont notamment destinées à être utilisées dans la fabrication de pneumatique. Des compositions de caoutchouc renforcées d’une silice et comprenant un élastomère diénique fortement saturé sont connues des documents WO 2014114607 A1 et WO 2018224776 A1. L’élastomère diénique fortement saturé est un copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène comme le 1,3-butadiène et a la particularité de contenir plus de 50% en mole d’unité éthylène. En raison de sa teneur élevée en éthylène et de son faible taux d’unité diénique inférieur à 50% en mole, il se distingue largement des élastomères diéniques qui sont traditionnellement utilisés dans les compositions de caoutchouc et qui contiennent généralement plus de 50% en mole d’unité diénique, comme les polybutadiènes, les polyisoprènes et les copolymères de 1,3-butadiène ou d’isoprène et de styrène. Il a notamment la particularité de conférer à une composition de caoutchouc un compromis différent de propriétés entre la rigidité et l’hystérèse qui traduit un compromis de performance avantageux entre la résistance à l’usure et la résistance au roulement. Les élastomères diéniques fortement saturés qui contiennent plus de 50% en mole d’unité éthylène ont la particularité de vulcaniser selon une cinétique plus lente que les élastomères diéniques fortement insaturés qui contiennent plus de 50% en moles d’unités diéniques. Des temps de séjour plus longs dans les presses de cuisson sont donc nécessaires pour vulcaniser les compositions de caoutchouc contenant les élastomères diéniques fortement saturés, ce qui se traduit par un temps d’occupation des presses plus long par composition de caoutchouc qui a pour conséquence de diminuer la productivité des sites de fabrication de pneumatiques. Il existe donc un besoin de diminuer le temps sous presse de telles compositions de caoutchouc tout en conservant le compromis particulier de propriété entre la rigidité et l’hystérèse de ces compositions de caoutchouc. Les inventeurs ont découvert que l’utilisation combinée d’une silice hydrophile et d’une silice préhydrophobée dans de telles compositions de caoutchouc permet de satisfaire ce besoin. Ainsi, l’invention concerne une composition de caoutchouc qui comprend : - un élastomère diénique fortement saturé qui est un copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène qui comprend des unités éthylène qui représentent plus de 50% en moles des unités monomères du copolymère, - un système de vulcanisation, - un agent de couplage silane, - et une charge renforçante qui contient une silice préhydrophobée avant son utilisation dans la composition de caoutchouc par traitement avec un mercaptosilane, bloqué ou non, et une silice hydrophile. L’invention concerne également un pneumatique qui comprend une composition de caoutchouc conforme à l’invention, préférentiellement dans sa bande de roulement. Composition de caoutchouc qui comprend : - un élastomère diénique fortement saturé qui est un copolymère d’éthylène et d’un 1,3-diène qui comprend des unités éthylène qui représentent plus de 50% en moles des unités monomères du copolymère, - un système de vulcanisation, - un agent de couplage silane, - et une charge renforçante qui contient une silice préhydrophobée avant son utilisation dans la composition de caoutchouc par traitement avec un mercaptosilane, bloqué ou non, et une silice hydrophile. Composition de caoutchouc selon la revendication 1 dans laquelle le 1,3-diène est le 1,3-butadiène ou un mélange de 1,3-diènes dont un est le 1,3-butadiène, de préférence le 1,3-butadiène. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 2 dans laquelle les unités éthylène dans l’élastomère diénique fortement saturé représentent au moins 60% en mole de l’ensemble des unités monomères de l’élastomère diénique fortement saturé, préférentiellement au moins 65% en mole de l’ensemble des unités monomères de l’élastomère diénique fortement saturé, plus préférentiellement au moins 70% en mole de l’ensemble des unités monomères de l’élastomère diénique fortement saturé. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans laquelle les unités éthylène dans l’élastomère diénique fortement saturé représentent au plus 90% en mole de l’ensemble des unités monomères de l’élastomère diénique fortement saturé, préférentiellement au plus 85% en mole de l’ensemble des unités monomères de l’élastomère diénique fortement saturé, plus préférentiellement au plus 80% en mole de l’ensemble des unités monomères de l’élastomère diénique fortement saturé. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans laquelle l’élastomère diénique fortement saturé est un copolymère statistique. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans laquelle la silice préhydrophobée et la silice hydrophile représentent plus de 50% en masse de la charge renforçante, préférentiellement plus de 85% en masse de la charge renforçante. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans laquelle la silice préhydrophobée est une silice précipitée préhydrophobée. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans laquelle le mercaptosilane est de formule HS-R-Si(L) n (Q) 3-n , L étant halogène ou OR’, Q hydrogène, un alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone ou un alkyle substitué par un atome d’halogène ayant 1 à 12 atomes de carbone, R un alkylène ayant 1 à 12 atomes de carbone, R’ un alkyle ayant 1 à 12 atomes de carbone ou un alkoxyalkyle ayant 2 à 12 atomes de carbone, ledit halogène étant chlore, brome, iode ou fluore, et n étant égal à 1, 2 ou 3. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 dans laquelle la teneur massique à la surface de la silice préhydrophobée en fonction thiol (SH) ou en équivalent de fonction thiol dans le cas d’un mercaptosilane bloqué est comprise dans un domaine allant de 0.1 à 1%, préférentiellement de 0.4 à 1%, plus préférentiellement de 0.4 à 0.6%, pourcentage massique par rapport à la masse de la silice préhydrophobée. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans laquelle la silice préhydrophobée a une surface spécifique CTAB allant de 100 à 200 m 2 /g. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 dans laquelle la silice hydrophile est présente à un taux massique supérieur ou égal à 50% de la masse totale de la silice hydrophile et de la silice préhydrophobée. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 dans laquelle la silice hydrophile a une CTAB supérieure à celle de la silice préhydrophobée. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 12 dans laquelle la silice hydrophile a une CTAB allant de 120 m 2 /g à 200 m 2 /g. Composition de caoutchouc selon l’une quelconque des revendications 1 à 13 dans laquelle l’agent de couplage silane est un silane polysulfuré. Pneumatique qui comprend une composition de caoutchouc définie à l’une quelconque des revendications 1 à 14, préférentiellement dans sa bande de roulement.