Additifs clés dans la fabrication des pneus : améliorer les performances et la sécurité

Additifs clés dans la fabrication des pneus : améliorer les performances et la sécurité

Nous savons tous que le caoutchouc naturel, issu de l'hévéa, constitue la matière première des pneus. Le caoutchouc brut se présente généralement sous forme de blocs, de latex, de liquide ou de poudre. Ces formes ne répondent manifestement pas aux nombreuses exigences de performance des pneus, telles que la durabilité, l'adhérence et la résistance aux crevaisons. Par conséquent, lors du processus de fabrication, divers additifs doivent être incorporés en quantités spécifiques pour obtenir la conception et les propriétés fonctionnelles souhaitées.

1. Résine de coumarone: Le Tackifiant et Renforçateur Polyvalent

Également connu sous le nom de :Résine de coumarone-indène, résine de benzofurane-indène, résine de coumarone, résine d'indène, résine de goudron de houille.
Point de ramollissement : 75–135 °C
Propriétés: Liquide ou solide visqueux.
Caractéristiques: La résine de coumarone ressemble à la colophane. Ni la résine de coumarone liquide ni le caoutchouc ne possèdent seuls de propriétés adhésives, mais combinés, ils confèrent une excellente adhérence au caoutchouc, notamment des propriétés de sensibilité à la pression ou de thermofusion.
Application dans la fabrication du caoutchouc : La résine de coumarone présente une bonne compatibilité avec le caoutchouc et agit comme agent poisseux, plastifiant et assouplissant à base de solvant. La forme liquide est un agent poisseux efficace avec des propriétés de renforcement légèrement inférieures, tandis que la forme solide, en particulier pour les produits à point de ramollissement élevé, agit comme agent de renforcement améliorant les propriétés mécaniques et la résistance au vieillissement des composés de caoutchouc. Cependant, son effet poisseux est inférieur à celui de la résine de coumarone liquide.
Usage: 3 à 6 parts pour 100 parts de caoutchouc. Elle dissout le soufre, favorisant ainsi la dispersion du soufre et du noir de carbone, et prévient les brûlures. La résine de coumarone améliore l'adhérence, le renforcement, la résistance aux coupures, la résistance à la traction et à l'abrasion, la ténacité et la dureté, répondant ainsi aux exigences de la fabrication de pneus. La résine de coumarone est également utilisée dans les peintures de marquage routier.

2. Accélérateurs : Améliorer l'efficacité de la vulcanisation

Nom du produit : Accélérateur/Promoteur
Propriétés: Poudre blanche.
Caractéristiques: Peut être enflammé avec une flamme nue à température ambiante ; peu soluble dans l'éther, les hydrocarbures aromatiques, etc.
Application dans la fabrication du caoutchouc : Principalement utilisé dans les pneus radiaux, il agit comme agent de durcissement pour les résines de renforcement, augmentant ainsi la dureté des produits en caoutchouc. De plus, avec le résorcinol et d'autres additifs, il forme un système d'adhérence essentiel à la liaison du caoutchouc aux fibres. Les accélérateurs de vulcanisation favorisent le processus de vulcanisation, raccourcissant le temps de durcissement, réduisant la température de vulcanisation, diminuant la quantité d'agent de vulcanisation nécessaire et améliorant les propriétés physiques et mécaniques du caoutchouc.

3. Oxyde de zinc : améliore la dissipation de la chaleur et la durabilité

Également connu sous le nom de : Oxyde de zinc, blanc de zinc.
Propriétés: Poudre blanche ou jaune clair ou cristaux hexagonaux ; inodore avec un goût amer.
En conditions normales, les pneus constituent le seul intermédiaire entre un véhicule et la route. En conduite normale, le roulement des pneus génère de la chaleur. En conduite avec une pression de gonflage insuffisante, la pression réduite augmente la friction entre le pneu et la route, augmentant encore sa température. Un roulage prolongé peut faire monter la température des pneus jusqu'à 122 °C, et une augmentation continue peut entraîner leur éclatement. Une dissipation thermique efficace des pneus est donc nécessaire.
L'oxyde de zinc est l'une des matières premières utilisées dans la fabrication du caoutchouc. L'association de l'oxyde de zinc et de l'acide stéarique améliore le durcissement du caoutchouc. Dans la production de pneus automobiles, l'oxyde de zinc améliore considérablement la conductivité thermique du caoutchouc, favorisant ainsi la dissipation de la chaleur et garantissant la sécurité de conduite. De plus, les additifs à base d'oxyde de zinc protègent le caoutchouc des moisissures microbiennes et de la dégradation par les UV.

4. Noir de carbone : l'agent de renforcement classique

Nom du produit : noir de carbone
Dès 1912, on a découvert que le noir de carbone renforçait le caoutchouc. Depuis, il est devenu une matière première indispensable dans l'industrie du caoutchouc. La consommation de noir de carbone représente généralement 40 à 50 % de l'utilisation du caoutchouc. En termes simples, pour deux parts de caoutchouc utilisées dans une formulation, on ajoute environ une part de noir de carbone.
Dans la fabrication de pneus, les particules fines de noir de carbone offrent des propriétés de renforcement supérieures. Un noir de carbone à structure plus élevée offre un module et une contrainte supérieurs à un allongement défini. Les variétés de renforcement à particules fines sont principalement utilisées dans les bandes de roulement pour conférer une excellente résistance à l'usure. D'autres parties du pneu, telles que le flanc, la nappe carcasse, la couche tampon de ceinture et la gomme intérieure, nécessitent des composés de caoutchouc résistants à la fissuration par flexion, à l'oxydation par l'ozone, à une bonne élasticité et à un faible dégagement de chaleur. Ces zones utilisent généralement des noirs de four semi-renforçants à particules plus grosses (d'une surface spécifique inférieure à 40 m²/g).

5. Noir de carbone blanc : révolutionner les performances des pneus

Nom du produit : Noir de carbone blanc/Silice
Le noir de carbone blanc est produit depuis 1948 et utilisé comme charge dans l'industrie du caoutchouc. Utilisé avec des agents de couplage silane dans les composés de la bande de roulement des pneus, il réduit la résistance au roulement tout en améliorant la résistance à l'usure et l'adhérence sur sol mouillé. Les composés de caoutchouc intégrant du noir de carbone blanc présentent une résistance accrue à la traction, à la déchirure et à l'abrasion. Il est particulièrement avantageux pour les produits en caoutchouc transparents et colorés.
Au XIXe siècle, la couleur des pneus en caoutchouc variait selon les additifs. En 1915, l'ajout de noir de carbone transforma le caoutchouc en un noir pur, semblable à de l'encre. Dans les années 1990, Michelin collabora avec un groupe chimique français pour remplacer le carbone par de la silice, obtenant des résultats remarquables. La silice étant intrinsèquement blanche, elle peut être combinée à n'importe quel colorant, permettant ainsi la production de pneus de différentes couleurs. Ces dernières années, le développement de nouveaux agents anti-vieillissement pour le caoutchouc, ainsi que d'agents de renforcement blancs et clairs, a permis d'élargir encore les possibilités de coloration des pneus.

6. Huile aromatique : amélioration de l'élasticité et du traitement

Les huiles aromatiques, également appelées hydrocarbures aromatiques ou arènes, sont des hydrocarbures contenant des structures cycliques benzéniques. Elles constituent un produit et une matière première essentiels de l'industrie pétrochimique, notamment le benzène, le toluène, le xylène, l'éthylbenzène, etc.
Historiquement, les premiers composés de ce type découverts présentaient souvent une odeur aromatique, d'où le nom d'« hydrocarbures aromatiques ». Plus tard, même les hydrocarbures sans odeur aromatique ont été classés sous ce terme.
L'huile aromatique présente une bonne compatibilité avec le caoutchouc noir et améliore son élasticité et sa ténacité. Elle présente une forte affinité avec le caoutchouc naturel et le caoutchouc butadiène, favorise la dispersibilité des agents de composition et facilite les procédés de calandrage et d'extrusion.
Cependant, un type d'huile aromatique utilisé dans la fabrication des pneus, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), a été identifié comme cancérigène. Des études cliniques indiquent qu'une exposition prolongée à de fortes concentrations de mélanges de HAP peut entraîner des cancers de la peau, du poumon, de l'estomac et du foie. Les HAP peuvent endommager le matériel génétique, favoriser la croissance des cellules cancéreuses et augmenter l'incidence du cancer.