Brevet FR2001385A1 — publié le 19690926

La présente invention est relative à des matériaux de garniture pour courroies trapézoïdales, à des enveloppes en tissu imprégné pour courroies trapézoïdales, à des courroies trapézoïdales contenant de tels matériaux de garniture et enveloppes en tis-5 su et à un procédé pour améliorer la résistance à la rupture due à la détérioration par flexion desdites courroies trapézoïdales. Dans la technique de la transmission d'énergie mécanique on utilise, dans un nombre toujours croissant d'application, des courroies trapézoïdales caractérisées par une section droite en 10 forme de trapèze, ou de V tronqué, qui s'applique de façon étroite dans la gorge d'une poulie de section trapézoïdale correspondante. Une des raisons essentielles de leur popularité est leur meilleure aptitude à supporter les charges et à transmettre 1' énergie due au contact forcé entre les flancs de la courroie et 15 les bords de la poulie à gorge, qui s'oppose au glissement de la courroie dans la gorge. Ces courroies bien connues sont normalement caractérisées par un élément supportant la tension co-posé d'une couche de câblés isolée avec du caoutchouc et une partie assurant la compression ou bandage. Un exemple d'une courroie de 20 ce type est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.051.212 (Fig.3). Dans de nombreux cas, la courroie est recouverte d'une enveloppe de toile caoutchoutée qui s'étend sur toute sa surface. Un exemple d'une telle enveloppe est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique j.^bO.126. Dans d'autre cas, 25 il n'est pas prévu d'enveloppe et on a ce qu'on appelle communément une courroie à bord brut ou moulé. Par suite des conditions sévères d'emploi auxquelles sont souvent soumises les courroies trapézoïdales, la résistance de ces courroies à la rupture par flexion est devenue une caractéristique de plus en plus importan-30 te. De plus, quand le bandage de la courroie n'est pas recouvert d'une toile caoutchoutée, la surface du bandage après vulcanisation peut posséder des imperfections qui non seulement nuisent à l'aspect du bandage mais encore constituent des sites où se produisent des craquelures par flexion et d'autres formes de dété-35 rioration. Il est donc souhaitable d'améliorer les performances et l'aspect des courroies trapézoïdales. En particulier, il est souhaitable d'améliorer la résistance à la rupture ou mise hors service par flexion. Cette mise hors service peut prendre la forme d'une désinté-40 gration des éléments de la courroie et d'une séparation des ca- BAD ORIGINAL 6901884 2 2001385 blés. Une résistance accrue à l'abrasion est aussi désirable. Par ailleurs il est souhaitable de réaliser des bandages présentant moins d'imperfections de surface cour améliorer l'aspect extérieur du bandage et aussi pour permettre d'éviter la rupture 5 par flexion ainsi que d'autres formes de détérioration. L'invention a pour buts des courroies trapézoïdales présentant des caractéristiques améliorées de résistance à la rupture par flexion et de résistance à l'?brasion, des bandages et des enveloppes de tissu imprégné d'élastonière rermettart la réalisa-10 tion de telles courroies trapézoïdales en en améliorant la résistance à la rupture par flexion et à l'abrasion, et elle vise par ailleurs un procédé pour améliorer la résistance à la rupture par flexion et la résistance à l'abrasion des courroies trapézoïdales. 15 On réalise ces buts de la manière suivante : on mélange une composition chargée de noir de carbone comprenant (A) 100 parties en poids d'au moins un composé élastonière constitué par (1) environ 50 à 100 parties en poids pour 100 parties d'élastomère de polychloroprène et (2) environ 0 à 50 parties en poids pour 100 20 parties d'élastomère d'un polymère diénique analogue au caoutchouc (B) environ 0 à 75 parties en poids pour 100 parties du composé élastomère d'au moins un matériau en filaments souples et (C) environ 0,5 à 20 parties en poids pour 100 parties du composé élastonière d'au moins une résine rolyfluorohvdrocarbonée, puis on 25 forme une courroie trapézoïdale en se servart de cette composition pour faire la partie du bandage de la courroie qui est finalement vulcanisée. On réalise certains buts de l'invention par imprégnation d'un tissu avec la composition ci-dessus pour former les enveloppes de tissu pour courroies trapézoïdales. D'autres 30 buts apparaîtront encore au cours de la description qui va suivre . De .préférence, le composé élastomère est essentiellement constitué de polychloroprène, c'est-à-dire du-polymère analogue au caoutchouc du 2 chlorobutadiène-1,3. Ce produit a reçu la dé-j5 signation ASTL D 1418 - 56 T en (C). Les polymères diéniques analogues au caoutchouc susceptibles d'être employés en associqtion avec le polychloroprène sont les suivants : le caoutchouc naturel, comme le caoutchouc crêpe et les caoutchoucs synthétiques, comne des homopolyn?'res d'un diène 40 1,3 conjugué, comne l'isoprène et le butac-i:^ne, et en particulier bad original 6901884 3 2001385 les polyisoprènes et polybutadiènes ayant essentiellement tous leurs motifs de répétition reliés suivant If. structure cis_1,4, des copolymères d'un diène-1,3 conjugué comme l'isoprène et le butadiène avec jusqu'à 50 pour cent en poids d'au moins un mono-5 mère copolymérisable comme le styrène et j. 'acrylonitrile, et des polymères de monooléfines insaturées, c'eët-à-dire renfermant des doubles liaisons carbone-carbone comme des terpolymères d'éthy-lène, de propylène et d'un diène non conjugué. Le matériau en.filaments souples à utiliser suivant l'inven-10 tion peut être constitué par n'importe quelle fibre souple de longueur réduite qu'on utilise généralement pour augmenter la rigidité et la dureté des bandages. L'usage de telles fibres est mentionné dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.051.212. Comme exemples de matériaux utilisables comme filaments souples, 15 on peut citer : les fibres classiques comme les bourres de coton et les polyamides hachés ou pulvérisés.', comme le nylon, la cellulose régénérée comme la rayonne et des fibres de polyester. Ces matériaux doivent être d'une dimension permettant leur dispersion uniforme dans tout le bandage et assurant par ailleurs un accrois-20 sement de la rigidité et de la dureté des bandages. De préférence,* on emploie environ 5 à 30 parties en poids de ces filaments souples. Les résines polyfluorohydroearbonées qui ont des propriétés lubrifiantes de polymères et qu'on peut employer dans la réali-c-5 sation de l'invention sont des polymères à peu près complètement fluorés comme le polytétrafluoroéthylène et des copolymères d* éthylène et de propylène à peu près entièrement fluorés comme ceux obtenus par copolymérisation d'hexafluoropropylène et de tétrafluoroéthylène. On emploie de préférence environ 1,o à 5,o 30 parties en poids de résine polyfluorohydrocarbonée pour 10^ parties du composé élastomère. Il est préférable que ces polymères soient sous forme de poudre pour faciliter leur incorporation dans les élastomères avec un appareillage usuel de mélange. Normalement le processus d'association des constituants du 35 bandage n'est pas essentiel. On peut réaliser le mélange du composé élastomère, des filaments souples et de la résine polyfluorohydrocarbonée par exemple avec un malaxeur de Banbury ou un malaxeur à broyeur ouvert. Les constituants peuvent être mélangés dans n'importe quel ordre, par additions successives et en asso-40 ciations quelconques. 6901884 4 2001385 On peut également employer n'importe quel procédé connu de vulcanisation pour vulcaniser le matériau du bandage. Quand le composé élastomère de ce matériau est formé essentiellement de polychloroprène, on peut utiliser des produits comme l'oxyde de 5 zinc pour vulcaniser le bandage. Quand des diènes polymériséB, entrent dans la composition du composé élastomère, il vaut mieux recourir à un procédé de vulcanisation au soufre. On peut utiliser n'importe quel noir de carbone usuel comme charge dans le matériau du bandage. la proportion de noir doit 10 normalement être comprise entre 10 et 90 parties environ en poida pour 100 parties du composé élastomère. De préférence, on utilise 20 à 40 parties environ en poids pour 100. La composition de base du bandage peut aussi servir à imprégner un tissu pour faire ces enveloppes en tissu imprégné pour 15 courroies trapézoïdales, avec la caractéristique qu'on l'utilise de préférence essentiellement sans charge de fibres. Un exemple d'enveloppe en tissu pour courroie trapézoïdale est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique S8 3.260.126. Le tissu peut être une toile quelconque pour courroie trapézoïdale, par exemple 20 en coton, rayonne, nylon et polyesters. Cette toile peut être imprégnée d'une manière connue, par exemple en faisant gonfler 1' élastomère dans un solvant organique pour former une composition pâteuse, et en étalant cette composition pâteuse sur la toile et en évaporant ensuite le solvant. Ces enveloppes améliorent la ré-25 sistance à la rupture par flexion des courroies trapézoïdales. Les exemples qui suivent illustrent l'invention sans toutefois la limiter. Exemple 1 On fabrique 8 courroies trapézoïdales (désignées par des let-30 très de A à H) pourvues d'éléments de tension et de bandage, ayant une structure trapézoïdale identique et un même type de vulcanisation.. Les bandages des courroies sont dépourvus d'enveloppes de toile. Les composés et les câblés employés dans la fabrication des courroies sont les mêmes à l'exception de- - la 35 partie bandage des courroies. Dans les courroies A à D cette partie portante ou bandage de la courroie est préparée en broyant ensemble le mélange de formule suivante : 40 Constituants ?ond de polychloroprène Déchets Parties en poids 64,50 25,oo 6901884 5 2001385 Oxyde de zinc . 3,50 Brins de coton, rayonne et fibres de nylon 7,oo Dans les courroies E à H, cette partie portante de la courroie est préparée en broyant ensemble le mélange ce formule 5 suivante : Constituants Parties en poids- Fonds de polychloroprène 45,80 Déchets 50,oo Oxyde de zinc 3,5-3 10 Polytétrafluoroéthylène (1) 0,67 (1) TéfIon, ÏL- 115 Le fonds de polychloroprène renferme 100 parties en poids de polychloroprène comme seul constituant élastomère, 20,o parties de noir de carbone F E F, oxyde de magnésium, huile de traitement, 15 acide stéarique, phényl-bêta-naphtylamine et phényl-alpha-naphty-lamine. les déchets sont des déchets de fabrication de courroie trapézoïdale non vulcanisés, pulvérisés en fines particules. Les courroies renfermant une charge de déchets sont identiques aux 20 courroies A à H en ce qui concerne à la fois leur structure et leur composition. Cependant, la partie portante,'ou le bandage, ne contient pas de polytétrafluoroéthylène. La partie isolante des déchets de courroie représente approximativement 20 pour cent en poids de ces déchets. 25 Le câblé de polyester représente environ 5 pour cent en poids. Le bandage représente environ 75 pour cent en poids. La partie isolante contient 100 parties en poids de polychloroprène comme seul constituant élastomère, 20 parties ce noir de carbone F E F, 10 parties de fibres de coton et de constituants de ^/ren^orc^J)^l?' 30 més de silice, oxyde de magnésium, huile de traitement, acide stéarique, oxyde de zinc, d'un ggent ôe démoulage à base de cire de polyéthylène, et e phényl-alpha naphtylamine. Comme il a été indique précédemment, la partie bandage dans les déchets de courroie trapézoidale a approximativement la même 35 composition que le matériau formant le bandage des courroies A à H. Ce matériau est essentiellement le même dans'les courroies A à H, renfermant approximativement 15 pour cent en coids de fibre hachée avec comme différence que le bandage de courroies E à H dans renferme du polytetrafluoroethylene alors que/les courroies A a 40 D le bandage ne contient pas de polytétrafluoroéthylène. Les bad original 6901884 6 2001385 deux séries de courroies sont pourvues d'un élément de tension formé de câblés ce polyester isolés par une composition élastomère semblable à la composition isolante décr:te précédemment. Exemple 2 5 On prépare le matériau de base pour le bandage de courroies trapézoïdales suivant l'inventior en mélangeant les constituants suivants sur un broyeur ouvert. Constituants Parties en poids Polychloroprène 100,o 10 • Hoir de carbone ( E E F ) 30,o Oxyde de magnésium 2,o Huile de traitement- 7,5 Aminé antioxydante o,50 Acide stéarique 1,0 15 Cire 2,o Bourre de coton 15,o Polytétrafluoroéthylène 2,0 Oxyde de zinc 4,o Au lieu de bourre de coton on peut utiliser des fibres hachées 20 ou pulvérisées de rayonne, nylon et polyesters. Pe même,au lieu de polytétrafluoroéthylène, on péut employer des résines poly-fluorohydrocarbonées à peu près complètement fluorées, comme des copolymères d'éthylène et de propylène s peu près complètement fluorés. 25 Exemple 3 Les courroies de l'Exemple 1 sont soumises à des essais dynamiques sur un appareil à poulies suivant un procédé normalisé SAE J 637 (décrit dans SAE Handbook, Edition 1967) à une puissance de 13 CV environ, avec cette différence que la petite poulie a un 30 diamètre de 6,35 cm. Le temps de service jusqu'à la première détérioration indiquée par une première séparation de n'importe lequel des éléments de la courroie du reste de la courroie est rapporté dans le tableau suivant. BAD ORIGINAL 6901884 7 2001385 Courroie Etat de la courroie lors de - la mise hors service Temps d'essai en heure A Constituants séparés au niveau du câblé, tissu supérieur arraché B Tissu supérieur arraché, câblé de 155 flanc débordant de la courroie C Tissu supérieur arraché, câblé de 166 flanc débordant de la courroie D -Bandage détaché du reste de la courroie 238 246 202 Moyenne E Désintégration des couches d'isolant jusqu'au câblé 2? Porte désintégration jusqu'au câblé & Désintégration jusqu'au câblé H Câblé de flanc cassé et débordant de 369 136 366 la courroie, c.ésintégration jusqu'au câblé Moyenne 256 282 Comme on peut le déduire des données ci-dessus, les courroies qui sont pourvues d'un bandage conformément à l'invention (cour-20 roies E à H) possèdent une résistance à la détérioration par flexion qui se révèle supérieure à celle de courroies qui n'ont pas les caractéristiques de l'invention (courroies A à D). La surface des bandages ou partiês portantes, des courroies a à D présente en outre des imperfections alors que la surface 25 des bandages des courroies E à H ne possède aucune imperfection appréciable. Les courroies soumises à l'essai dans l'Exemple 3 ne sont pas pourvues d'\-ne enveloppe en tissu entourant l'élément de bandage. Des essais ont été faits cependant sur des courroies dont l'élé-30 ment de bandage est entouré d'une enveloppe en tissu. L'élément de bandage contient dans ce cas du polytétrafluoroéthylène. Ces courroies présentent également une résistance améliorée à la détérioration par flexion. L'emploi de résines polyfluorohydrocarbonées augmente aussi la résistance à l'abrasion des matériaux 35 de bandage. lettres I à P) sensiblement de la même façon et avec le même procédé de vulcanisation que les courroies A à D décrites dans 1' 40 Exemple 1. La composition des éléments est identique à celle des Exemple 4 .. On fabrique huit courroies trapézoidales (désignées par les 6901884 8 2001385 _ éléments des courroies A à D. La structure des courroies diffère cependant en ce que chaque courroie contient une enveloppe en tissu (coton et nylon mélangés) imprégnée d'une composition à base ce polychloroprène chargée en 5 noir (à raison de 50 parties en poids de noir pour 100). Le tissu est imprégnée en faisant gonfler la composition de polychloroprène avec un solvant organique de manière à en faire un produit pâteux, en étendant ensuite cette pâte sur le tissu et en évaporant le solvant. Le matériau servant à constituer les bandages de ces 10 huit cburroies ne renferment pas de charge fibreuses, la composition au polychloroprène imprégnant les enveloppes en tissu, appelées ausc-i tissu de protection, de quatre courroies (M à P) contiennent du polytétrafluoroéthyline. Les quatre autres courroies (I à L) ne contiennent pas de polytétrafluoroéthylène dans le 15 tissu de protection. Les courroies sont soumises au même essai que dans l'Exemple 3, en opérant avec une poulie de 6,35 cm, une tension de 63j5 kg et environ 14 CV. Courroie Temps d'essai jusqu'à détérioration (heures) I 44 J '69 K 96 L 76 Moyenne 71 M 112 S 94 0 76 P 131 Moyenne 103 30 Comme on le voit d'après les données ci-dessus, les courroies M à P suivant l'invention sont de meilleures qualités. L'utilisation de résines polyfluorohydrocarbonées augmente aussi la résistance à l'abrasion des enveloppes en tissu. 6901884 9 2001385 F. e v-end i cations 1 - Une composition élastomère chargée en noir de carbone comprenant environ 50 à 100 parties de polychloroprène et environ 0 à 50 parties d'un diène polymérisé analorue au 'caoutchouc, en- 5 viron 0 à 75 parties d'au moins un matériau filamentaire souple et environ 0,5 à 20,o parties d'au moins une résine polyfluorohydrocarbonée, ces proportions étant données en parties en poids pour 100 parties de la composition élastomère. 2 - Une composition suivant la revendication 1 dont la compo-10 sition élastomère contient essentiellement du polychloroprène. 3 - Une' composition suivant la revendication 1 dans laquelle le matériau filamentaire souple est en polyamide, en cellulose régénérée, en polyester ou en coton. 4 - Une composition suivant la revendication 1 dans laquelle 15 la résine polyfluorohydrocarbonée est du polytétrafluoroéthylène ou des résines de copolymères d'éthylène et de propylène à peu près complètement fluorés. 5 - Une composition suivant la revendication 4 dans laquelle la résine polyfluorohydrocarbonée représente de 1,o à 5,o parties 20 environ de la composition. '6 - Une courroie de transmission ayant un élément de bandage, en la composition élastomère revendiquée aux revendications 1 à 5. 7 - Un procédé pour améliorer la résistance a la flexion d' une courroie de transmission comprenant un élément de tension et 25 un élément de bandage, ledit procédé étant caractérisé en ce qu' on applique à l'élément de tension un bandage fabriqué en la composition revendiquée aux revendications 1 à 5. 8 - Une courroie de transmission ayant un tissu de protection en la compostion revendiquée aux revendications 1 à 5. BAD ORIGINAL