INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La matrice élastomère de la composition de caoutchouc selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs autres élastomères diéniques différents de l'élastomère butadiénique et de l'élastomère isoprénique. Le ou les élastomères diéniques peuvent être choisis, par exemple, dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel (NR), les polyisoprènes (IR) de synthèse, 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 (SBR), les copolymères d’isoprène-butadiène (BIR), les copolymères d'isoprène-styrène (SIR), les copolymères d’isoprène-butadiène-styrène (SBIR), les copolymères de butadiène-acrylonitrile (NBR), les copolymères de butadiène-styrène-acrylonitrile (NSBR), les copolymères d'éthylène-butadiène (EBR) et les terpolymères d'éthylène, de butadiène et d'un autre monomère diène conjugué, notamment l'isoprène, le myrcène ou le farnésène, ou un mélange de deux ou plus de ces composés.
De préférence, la matrice élastomère de la composition de caoutchouc selon l’invention comprend majoritairement un mélange d'un élastomère isoprénique, de préférence du caoutchouc naturel, et d'un élastomère butadiénique, de préférence un polybutadiène. De préférence encore, la matrice élastomère de la composition de caoutchouc selon l’invention est essentiellement constituée d'un mélange d'un élastomère isoprénique, de préférence du caoutchouc naturel, et d'un élastomère butadiénique, de préférence un polybutadiène.
2 Charge renforçante La composition de caoutchouc conforme à l’invention a pour autre caractéristique essentielle de comprendre une charge renforçante comprenant du noir de carbone à titre de charge majoritaire.
Comme noirs de carbone conviennent tous les noirs de carbone, notamment les noirs conventionnellement utilisés dans les pneumatiques ou leurs bandes de roulement. Parmi ces derniers, on citera plus particulièrement les noirs de carbone renforçants des séries 100, 200, 300, ou les noirs de série 500, 600 ou 700 (grades ASTM D-1765-2017), comme par exemple les noirs N115, N134, N234, N326, N330, N339, N347, N375, N550, N683, N772). Ces noirs de carbone peuvent être utilisés à l'état isolé, tels que disponibles commercialement, ou sous tout autre forme, par exemple comme support de certains des additifs de caoutchouterie utilisés. Les noirs de carbone pourraient être par exemple déjà incorporés à l'élastomère diénique, notamment isoprénique sous la forme d'un « masterbatch » (voir par exemple demandes WO97/36724-A2 ou WO99/16600-A1).
La charge renforçante peut comprendre une autre charge renforçante. On peut utiliser à cet effet tout type de charge dite renforçante autre que du noir de carbone, connue pour ses capacités à renforcer une composition de caoutchouc utilisable notamment pour la fabrication de pneumatiques, par exemple une charge inorganique telle que de la silice.
La charge renforçante comprend majoritairement du noir de carbone. De préférence pour l’invention la charge renforçante est essentiellement constituée de noir de carbone.
De préférence le taux de noir de carbone est compris dans le domaine allant de 20 pce à 100 pce, de préférence allant de 20 à 80 pce, plus préférentiellement allant de 25 à 60 pce.
L'homme du métier saura adapter le taux total de charge renforçante selon l’utilisation concernée dans le domaine de 20 à 120 pce en fonction de l'utilisation visée de la composition de caoutchouc. Ainsi, selon certaines variantes de réalisation de l'invention le taux total de charge renforçante est de 30 à 80 pce, préférentiel de 35 à 70 pce.
Dans ce mode de réalisation, lors de la « circulation aller » du fluide réfrigérant : - le premier échangeur thermique est configuré pour réaliser le premier échange thermique 106 correspondant à un premier refroidissement du fluide réfrigérant ; autrement dit, le fluide réfrigérant est un fluide chaud en entrée du premier échangeur thermique ; - le deuxième échangeur thermique est configuré pour réaliser le deuxième échange thermique 107 correspondant à un deuxième refroidissement du fluide réfrigérant, en aval du premier refroidissement 106 ; autrement dit, le fluide réfrigérant, refroidi en amont, est un fluide chaud en entrée du deuxième échangeur thermique et - l’ensemble d’anti-sublimation est configuré pour réaliser le troisième échange thermique 108 correspondant à un troisième refroidissement du fluide réfrigérant, à la suite du deuxième refroidissement 107 ; autrement dit, le fluide réfrigérant, refroidi en amont, est un fluide chaud en entrée de l’ensemble d’anti-sublimation.
On note, dans ce mode de réalisation, que la « circulation aller » du fluide réfrigérant correspond à une branche chaude.
Dans ce mode de réalisation, le fluide réfrigérant de la « circulation aller » est détendu lors d’une étape de détente 109 en aval de l’ensemble d’anti-sublimation, autrement dit en aval du troisième refroidissement du fluide réfrigérant. On note que l’étape de détente 109 correspond à une délimitation entre la « circulation aller » et la « circulation retour » du fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant de la « circulation retour » est détendu en amont de l’ensemble d’anti-sublimation, autrement dit en amont d’un premier réchauffement du fluide réfrigérant.
Dans ce mode de réalisation, lors de la « circulation retour » du fluide réfrigérant : - l’ensemble d’anti-sublimation est configuré pour réaliser le troisième échange thermique 108 correspondant à un premier réchauffement du fluide réfrigérant, à la suite du troisième refroidissement 108 ; autrement dit, le fluide réfrigérant est un fluide froid en entrée de l’ensemble d’anti-sublimation et cède ses frigories aux fluides chauds ; - le deuxième échangeur thermique est configuré pour réaliser le deuxième échange thermique 107 correspondant à un deuxième réchauffement du fluide réfrigérant, en aval du premier réchauffement 108 ; autrement dit, le fluide réfrigérant, réchauffé en amont, est un fluide froid en entrée du deuxième échangeur thermique et - le premier échangeur thermique est configuré pour réaliser le premier échange thermique 106 correspondant à un troisième réchauffement du fluide réfrigérant, en aval du deuxième réchauffement 107 ; autrement dit, le fluide réfrigérant, réchauffé en amont, est un fluide froid en entrée du premier échangeur thermique.
On note, dans ce mode de réalisation, que la « circulation retour » du fluide réfrigérant correspond à une branche froide.
Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en , la double flèche verticale représente la mise en œuvre simultanée des étapes 105 et 110. Autrement dit, l’étape de transport 105 d’un fluide cible et l’étape de circulation fermée 110 sont simultanées.
On observe, sur la , une vue schématique d’un mode de réalisation du procédé 1400 objet de la présente invention. On note que le procédé 1400 est un mode de réalisation particulier du procédé 100 précédemment décrit. Autrement dit, le procédé 1400 comporte des étapes supplémentaires mentionnées dans la suite de la description.
Similairement à la , on remarque, en , que : - les étapes de fourniture du fluide réfrigérant se rapportent à la « circulation aller » du fluide réfrigérant, la succession de ces étapes étant représentée par des flèches en trait plein et - les étapes d’injection se rapportent à la « circulation retour » du fluide réfrigérant, la succession de ces étapes étant représentée par des flèches en pointillés.
On observe, en , que l’étape de circulation fermée 110 de fluide réfrigérant du procédé 1400 de capture cryogénique de dioxyde de carbone comporte, de plus : - une étape de compression de gaz 111, - une première étape de séparation 112 du fluide réfrigérant, en aval de l’étape de compression, en une fraction lourde et une fraction légère.
Préférentiellement, l’étape de compression 111 est réalisée en deux étapes, par exemple par deux compresseurs distincts. Autrement dit, une compression bi-étagée est préférentiellement mise en œuvre lors de l’étape de compression 111. Une telle compression bi-étagée mise en œuvre améliore le taux de compression.
Préférentiellement, lors de la première étape de séparation 112, la fraction lourde correspond à une fraction liquide et la fraction légère correspondant à une fraction gazeuse.
Dans des modes de réalisation, l’étape de compression 111 comporte, de plus, une étape de refroidissement intermédiaire en aval de la compression 111.
On note, en , que l’étape de circulation fermée 110 du fluide réfrigérant en circuit fermé comporte, de plus : - une étape de fourniture 113 de la fraction lourde séparée, en aval de la première étape de séparation 112, au premier échangeur thermique et - une étape de fourniture 116 de la fraction légère séparée, en aval de la première étape de séparation, au premier échangeur thermique.
Lors du premier échange thermique réalisé dans le premier échangeur thermique, la fraction lourde et la fraction légère séparées et fournies sont des fluides chauds en entrée du premier échangeur thermique. Autrement dit, la fraction lourde et la fraction légère séparées cèdent leurs calories dans le premier échangeur thermique.
Préférentiellement, l’étape de fourniture 113 de la fraction lourde et l’étape de fourniture 116 de la fraction légère séparée au premier échangeur sont réalisées simultanément. Encore plus préférentiellement, les échanges thermiques réalisés dans le premier échangeur thermique sont réalisés simultanément.
On observe, en , qu’en aval de la première étape de séparation 112 du fluide réfrigérant, la fraction lourde et la fraction légère sont engagées distinctement dans plusieurs étapes comprises dans l’étape de circulation 110 du fluide réfrigérant en circuit fermé.
Selon un mode de réalisation, le polymère thermoplastique dans la couche A et le polymère thermoplastique dans la couche B appartiennent à la même famille de polymère.
Selon un mode de réalisation, le polymère thermoplastique dans la couche A possède une densité inférieure à 1, préférentiellement <0,3.
Selon un mode de réalisation, les particules de caoutchouc réticulé sont obtenues par broyage de pneus usagés.
Selon un mode de réalisation, la couche A comporte 10 à 60% en poids de charges par rapport au poids de la couche A.
Selon un mode de réalisation, le polymère thermoplastique dans la couche A et dans la couche B sont choisis respectivement parmi les polyamides ou les polyuréthanes thermoplastiques (TPU) ou les polyétheramides (PEBA).
Selon un mode de réalisation, la couche A est au moins partiellement en contact direct avec la couche B.
Selon un deuxième aspect, l’invention vise un procédé de fabrication d’un tel composite bicouche, comprenant une étape consistant à amener le matériau de la couche A et/ou le matériau de la couche B à l’état fondu puis de mettre les deux matériaux en contact l’un de l’autre.
Selon un mode de réalisation, l’assemblage des couches du composite bicouche est réalisée par surmoulage, bi-injection, injection-moussage, thermocompression, extrusion, coextrusion, thermoformage, moulage par soufflage ou encore par moulage par injection basse pression.
Selon un mode de réalisation, ledit procédé est dépourvu d’une étape d’assemblage au moyen d’un adhésif.
Selon un autre aspect, l’invention vise l’utilisation d’un tel composite bicouche comme composante de chaussures ; pièces d’équipements sportif tels que des pièces de bâtons de ski, montures pour masques de ski, manches de raquettes et de clubs de golf et gants de gardiens ; tapis roulants ; équipements aquatiques tels que les chaussons de plongée, pièces de masques ou tubas ; pièces de monture de lunette, tels que manchon, branches, ou plaquettes ; amortisseurs de chocs et/ou de vibrations ; coques pour batteries externes ; pièces automobiles, notamment joints et embouts ; jouets ; bracelets de montre ; rouleaux ; roues ; touches de commande de machines ; joints d’étanchéité ; ou encore comme composante de bandes de transport.
Selon un autre aspect encore, l’invention vise un objet comprenant un tel composite bicouche, notamment choisi parmi les chaussures ; équipements sportif tels que les bâtons de ski, masques de ski, raquettes, clubs de golf, gants de gardiens ; tapis roulants ; équipements aquatiques tels que les chaussons de plongée, masques et tubas ; montures de lunette ; amortisseurs de chocs et/ou de vibrations ; coques pour batteries externes ; pièces automobiles, notamment joints et embouts ; jouets ; bracelets de montre ; rouleaux ; roues ; touches de commande de machines ; joints d’étanchéité ; et bandes de transport.
Selon un autre aspect encore, l’invention vise un procédé de recyclage dudit objet usagé, comprenant les étapes suivantes :
(a) Broyage dudit objet usagé pour obtenir un broyat;
Selon un autre aspect encore, l’invention vise la composition susceptible d’être obtenue par ledit procédé de recyclage.
Dans le contexte actuel d'économie d'énergie et de préservation de l'environnement, les industriels sont à la recherche constante de nouvelles sources renouvelables utilisables comme matières premières pour la fabrication de produits.
Dans cette optique, les industriels du pneumatique recherchent à diminuer l'impact de la fabrication des pneumatiques et leur utilisation sur l'environnement. Parmi les leviers dont ils disposent, il y a la substitution progressivement les matériaux issus de ressources fossiles par des matériaux durables. Les matériaux d'origine biosourcée constituent une partie de ces matériaux durables. Toutefois, le remplacement de produits issus du pétrole dans les compositions constitutives du pneu, par des produits d'origine biosourcée ne doit pas se faire au détriment de la sécurité et des performances attendues. Ainsi les produits d'origine biosourcée utilisés dans le pneu doivent être compatibles avec les autres constituants de la composition de caoutchouc les contenant afin d'assurer une uniformité de la composition pour ne pas dégrader les compromis de propriétés, et être techniquement aussi performants que les produits préparés à partir de matières premières d'origine fossile.
Parmi les éléments constitutifs du pneu, les flancs externes doivent notamment présenter une bonne résistance aux agressions externes comme les chocs et les déformations. Les flancs externes sont les zones radialement externes du pneu, qui relient le sommet du pneu aux deux bourrelets. Il est donc important que les compositions de caoutchouc constituant les flancs des pneus présentent de bonnes propriétés mécaniques, notamment des bonnes propriétés à rupture.
Par ailleurs, des estolides et leur synthèse sont décrits dans WO2012173671A1. Ce document mentionne l'intérêt de l'utilisation de ces dérivés d'acides gras dans des compositions lubrifiantes et des compositions plastifiées de type plastisol, du fait de leurs propriétés biodégradables. L'utilisation des estolides comme huile de base est décrite comme permettant ainsi de réduire la pollution et la toxicité liées au relargage dans l'environnement de ces compositions utilisant habituellement des composés d'origine fossile comme huile de base.
Le problème technique qui se pose maintenant est de fournir une composition de caoutchouc pour le pneu qui contribue à réduire son empreinte environnementale tout en maintenant ses performances notamment en vue d'une utilisation en flanc. Plus particulièrement, un objectif de la présente invention est de réduire l'empreinte environnementale d'une composition de caoutchouc pour le pneu tout en assurant le maintien des propriétés mécaniques de la composition.
La Demanderesse a découvert, de façon surprenante, que le remplacement de plastifiants issus du pétrole dans des compositions de caoutchouc pour le pneu par des estolides permet une amélioration significative des propriétés limites à la rupture, la rigidité à faible déformation restant inchangée. De telles propriétés sont particulièrement appréciables pour une utilisation dans le flanc d'un pneu.
L'invention a donc pour objet une composition de caoutchouc à base d'au moins un composant élastomère comprenant un élastomère isoprénique et un élastomère butadiénique, une charge renforçante comprenant du noir de carbone à titre de charge majoritaire, un système de réticulation et un système plastifiant comprenant un plastifiant biosourcé choisi parmi les estolides, selon l'une des réalisations qui suivent.
1. Composition de caoutchouc à base d’au moins : - 100 pce d'une matrice élastomère comprenant un élastomère isoprénique et un élastomère butadiénique, - 20 à 120 pce d'une charge renforçante comprenant du noir de carbone à titre de charge majoritaire, - 5 à 120 pce d'un système plastifiant comprenant au moins un estolide de masse molaire moyenne en poids (Mw) inférieure à 5000g/mol déterminé par chromatographie d’exclusion stérique (SEC), la méthode étant décrite dans la description, - un système de réticulation.
2. Composition selon la réalisation précédente dans laquelle le taux d’élastomère isoprénique est compris dans un domaine allant de 10 à 60 pce, de préférence de 15 à 50 pce.
3. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle l’élastomère isoprénique comprend majoritairement du caoutchouc naturel.
4. Composition selon la réalisation précédente dans laquelle l’élastomère isoprénique est essentiellement constitué de caoutchouc naturel.
5. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle le taux d’élastomère butadiénique est compris dans un domaine allant de 40 à 90 pce, de préférence de 50 à 85 pce.
6. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle l’élastomère butadiénique est un polybutadiène.
7. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle la charge renforçante est essentiellement constituée de noir de carbone.
8. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle le noir de carbone est présent selon un taux compris dans un domaine allant de 20 pce à 100 pce, de préférence allant de 20 à 80 pce, plus préférentiellement allant de 25 à 60 pce.
9. Composition selon l'une quelconque des réalisations précédentes dans laquelle le taux d'estolide(s) est compris dans un domaine allant de 5 à 50 pce, de préférence de 10 à 30 pce.
Grâce à ces dispositions, le nombre de flux de fluide réalisant l’échange thermique dans le moyen d’anti-sublimation est diminué. Ainsi, la mise en œuvre du dispositif est simplifiée.
Dans des modes de réalisation optionnels, une portion du circuit fermé de circulation du fluide réfrigérant est configurée pour réaliser, en aval du passage à travers le premier échangeur thermique et en amont du passage dans le deuxième échangeur thermique, un passage dans le moyen de fusion.
Grâce à ces dispositions, le dispositif permet la récupération, par le fluide réfrigérant, des frigories fournies lors de la fusion du CO 2 solide. Ainsi, un pré-refroidissement du fluide réfrigérant en amont du deuxième échangeur thermique et la fusion du CO 2 solide sont réalisés.
Dans des modes de réalisation optionnels, l’ensemble d’anti-sublimation comporte, de plus : - un échangeur thermique subsidiaire et - un troisième circuit fermé d’acheminement d’un fluide caloporteur subsidiaire.
Grâce à ces dispositions, le dispositif permet de mettre en œuvre deux étapes distinctes d’échange thermique dans l’ensemble d’anti-sublimation, limitant ainsi le nombre d’interactions thermiques simultanées entre les flux.
Dans des modes de réalisation optionnels, le circuit fermé de circulation du fluide réfrigérant comporte au moins un moyen de compression en amont du premier échangeur thermique.
Dans des modes de réalisation optionnels, dans lequel le circuit fermé de circulation du fluide réfrigérant comporte au moins un moyen de séparation du fluide réfrigérant en une fraction lourde et une fraction légère, le moyen de séparation étant disposé en amont d’au moins un échangeur thermique.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de capture cryogénique de dioxyde de carbone contenu dans un fluide cible, au moins partielle, caractérisé en ce qu’il comporte : - une étape de transport d’un fluide cible comportant successivement : - une première étape d’échange thermique de pré-refroidissement, - une deuxième étape d’échange thermique de pré-refroidissement et - une troisième étape d’échange thermique, appelée « étape d’anti-sublimation » du dioxyde de carbone et - une étape de circulation fermée d’un fluide réfrigérant comportant successivement : - la première étape d’échange thermique, la deuxième étape d’échange thermique et l’étape d’anti-sublimation et/ou - l’étape d’anti-sublimation, la deuxième étape d’échange thermique et la première étape d’échange thermique, l’étape de circulation fermée comportant au moins une étape de détente du fluide réfrigérant.
Dans de nombreux cas, l’assemblage de plusieurs matériaux complémentaires sous forme de composite permet d’atteindre des combinaisons de propriétés inaccessibles pour un seul matériau. Cependant, il est généralement nécessaire que ces composites présentent une force de pelage importante (notamment > 8 préférentiellement, >15 N/cm). Pour des raisons de facilité de fabrication et de recyclage, il est préféré que les matériaux dans le composite présentent une affinité suffisante, de sorte qu’il soit possible d’éviter d’avoir recours à un adhésif. Pour cette raison, on cherche également à utiliser des matériaux thermoplastiques.
La demande de brevet WO 95 / 12481 décrit des composites bicouche comprenant un élastomère allégé de type polyétheramide adhérant en lui-même sur un thermoplastique non allégé qui peut être un polyétheramide, polyétherester ou polyuréthanne. Ces composites sont très utiles dans certaines applications, mais n’offrent pas la résistance au glissement requise pour certaines applications, notamment dans le domaine des semelles de chaussures de sport.
La demande de brevet EP 1 568 487 A1 divulgue des articles composites comprenant des parties à base de polyamide ou d’élastomère polyamide et à base de polyuréthanne thermoplastique (TPU) assemblées par surmoulage. Ces composites présentent cependant une résistance à l’abrasion limitée.
Par ailleurs, la demande de brevet WO 2017/043987 A1 décrit un composite comprenant du caoutchouc et du polyamide dans lequel un copolymère réactif est introduit comme modifiant dans les deux matériaux afin d’améliorer la qualité de l’assemblage réalisé sans adhésif. Ces composites ne sont néanmoins pas recyclables.
La demande de brevet WO 2018/005295 A1 divulgue des structures multi-couches comprenant au contact d’une couche cœur, une couche comprenant un alliage de polyuréthane thermoplastique et de caoutchouc. Néanmoins, le temps requis pour la vulcanisation du caoutchouc rend ces composites onéreux à produire et l’alliage obtenu n’est pas recyclable.
La demande de brevet CN 107696538 A décrit par ailleurs le surmoulage de TPU moussé sur du TPU pour la fabrication de chaussures. Ces composites présentent cependant une résistance à l’abrasion modeste.
De manière inattendue, il a été trouvé que des composites associant un polymère thermoplastique et un élastomère thermoplastique chargé de particules de caoutchouc réticulé permettait de surmonter les limites des compositions de l’état de la technique.
Aussi, selon un premier aspect, l’invention a donc pour but de proposer un composite bicouche comprenant une couche A et une couche B, dans lequel :
Les composites selon l’invention ont pour avantage d’allier des propriétés de retour élastique à un comportement antidérapant, une faible densité et à une excellente résistance à l’abrasion tout en étant de fabrication aisée et rapide.