Brevet FR2219000A1 — publié le 19740920

L'invention concerne notamment les pneumatiques pour véhicules et d'une façon générale le liaisonnement du caoutchouc et des produits caoutchouteux, caoutchouc naturel par exemple, ou caoutchouc synthétique, matières plastiques élastiques, etc,, à des produits semblables ou à des matériaux rigides, en particulier des métaux ou des matières plastiques. Elle est d'une utilisation particulièrement avantageuse pour différents types de bandages pneumatiques de véhicules, surtout les pneus pleins du type "press-on" (engagés par pression) et certains types de pneumatiques. De nombreux types de véhicules et d'installations de manutention mécanique fonctionnent sur des pneus pleins du type "pression, parmi lesquelles les machines tous-terrains telles que chariots élévateurs, pelleteuses, camions ou semi-remorques pour tavaux, grues, etc.. Ces pneus "press-on" sont en général munis de bandes d'acier ou de jantes intérieures auxquelles est lié le "caoutchouc" du pneu et qui s'adaptent à force, sous l'ef- fet de la pression, sur les roues du véhicule. Avec de tels pneus l'épaisseur de caoutchouc est limitée par la pression de roulement, la déformation et la tension dans la zone de liaison qui devient très critique à l'interface caoutchouc/jante.En pratique, la liaison est la partie la plus fragile du pneu et est susceptible de rupture quand la charge atteint la limite critique, ce qui peut arriver très tbt dans la vie du pneu. Un des buts de l'invention, telle qu'elle est appliquée aux pneus pleins du type 'tpress-on", est de permettre de réduire les forces de déformation et de rupture dans la zone de liaison, de façon à diminuer le risque de rupture de la liaison. L'invention peut aussi être d'une utilisation plus générale; par exemple, pour réduire les forces de déformation et de rupture dans la zone de liaisonnement ou de jonction lorsqu'on colle ou emboîte un matériau mou/flexible à un matériau plus dur ou plus rigide, et/ou aux endroits où la concentration des efforts se produit sur une surface de collage ou de jonction. Des applications possibles sont le liaisonnement du caoutchouc ou de ma tières plastiques à des rouleaux, à des tambours pour bande transporteuse, des poulies, des tambours tournants, et autres.On peut aussi appliquer l'invention à des pneumatiques tous terrains et à des pneumatiques type neige de manière à renforcer sur de tels pneus les zones d'appui des sculptures aidant la traction. De plus, on peut utiliser l'invention avec d'autres constituants, et en particulier des constituants non rotatifs, tels que par exemple des ensembles de suspension, des montures à vibration, des mâchoires de machines de manutention, des accouplements de transmission et des montages ou supports pour plots réfléchis sants ou autres signaux routiers, où le renforcement d'un cons situant flexible à attacher est fortement souhaitable. Selon l'invention, un ensemble liaisonné comprend un corps de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse et un corps en métal ou en matière plastique, ou bien deux corps de caout chouc ou de matière caoutchouteuse dissemblables, dont la liai son est renforcée à l'aide d'une couche comprenant un composé de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse renforcé par fibres, le tout étant liaisonné en une seule opération, de préférence dans un moule ou dans une chambre de traitement à la vapeur. L'invention comprend aussi le procédé de liaisonnement, dans lequel les corps sont placés dans un moule ou dans une chambre de traitement à la vapeur et séparés par une couche intermédiaire comprenant ce composé entre elles, le tout étant ensuite soumis à un traitement thermique. Suivant un aspect de l'invention, lorsqu'on ltappli que à un pneu plein, on obtient une couche extérieure périphé rique de caoutchouc de roulement ou de matièré plastique four nissant la surface de roulement du pneu, une bande intérieure pour le montage à force sur la roue du véhicule, et une couche intermédiaire comprenant ce composé renforcé par des fibres, le tout étant liaisonné en une seule opération de traitement thermique. a bande intérieure peut prendre la forme de l'habi tuelle bande d'acier, de mailles ou de cabales, ou bien elle peut être constituée par un stratifié de matière plastique ou rési neuse, ou d'un autre produit qui se lie, ou s'amalgame convena blement avec le composé fibreux.Pour le pneumatique du type mentionné ci-dessus, on dispose la couche intermédiaire entre la bande de roulement en caoutchouc et îa base --- du pneu. Be composé de la couche intermédiaire est renforcé de préférence par des fibres "variables". le composé renforcé par des fibres peut & re une ma tière caoutchouteuse ou plastique avec un quelconque renforce ment fibreux, par exemple, des fibres textiles, des fibres métalliques. Un matériau qui convient bien pour applicatGon au pneu plein est la tringle ou corde à pneu caoutchoutée, incorporée en longueurs quelconques dans le composé de caoutchouc rnatière ou de/plastique. le terme de "fibres variables" utilisé ici concerne la diversité de longueur des fibres et partiellement, la répartition variable des fibres à l'intérieur du composé, mais on peut faire varier celle-ci selon l'application, et dans certains cas la disposition des fibres peut être plus ou moins unidirectionnelle, soit dans toute la couche intermédiaire, soit dans des zones spécifiques de celle-ci. Pour des pneus de tracteurs ou de bulldozers et des pneus à neige, la couche intermédiaire s 'étend de préférence jusque dans la base de chaque ctte de la sculpture du pneu, les cotes étant moulées intégralement avec une partie continue de la bande de roulement du pneu. le résultat de l'invention est de diminuer la flexion des sculptures de tels pneus au point où l'effort est le plus grand, ce qui augmente la vie de la bande de roulement et permet un dessin avec des sculptures à côteswplus saillantes que ce qui est normalement possible. le pneu se trouve renforcé, sa base étant plus rigide, et là où des coupures ou des pénétrations ont endommagé un pneu, la couche intermédiaire renforcée par des fibres fait obstacle à la propagation de telles coupures ou pénétrations, diminue aussi les possibilités de pénétration dans l'enveloppe, ce qui provoquerait le dégonflement du pneu et l'endommagement de la chambre à air si elle existe. Selon un aspect plus général de l'invention, un procédé de liaisonnement d'un caoutchouc ou d'une matière caoutchouteuse flexible avec un matériau moins flexible, plus rigide, permettant d'augmenter la force de liaison et/ou de réduire la flexibilité effective du matériau le plus flexible, eonsiste à introduire une couche intermédiaire d'un caoutchouc ou d'une matière caoutchouteuse renforcé par des fibres, le tout étant lié pour fournir une structure unitaire en une seule opération de traitement thermique. Trois modes de réalisation de l'invention sont illustrés dans les dessins ci-annexés et vont maintenant etre décrits, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant à ces dessins. On voit sur ces dessins -8 la figure l, en perspective, un pneumatique à sculptures du type pneu de tracteur ou de bulldozer; - à la figure 2, une vue à plus grande échelle et en perspective coupée, une partie du pneu de la figure 1, dans la zone d'une des- c8tes ou nervures du pneu; et - aux figures 3 et 4, en coupe radiale, deux autres modes de réalisation d'un pneu plein du types engagement par pression le pneumatique 1 du type tous-terrains ou neige possède l'enveloppe habituelle 3 qui s'adapte à la jante d'une roue indiquée en 2, et une partie extérieure de la bande de roulement en caoutchouc 4, avec des cotes ou nervures externes espacées 4a, disposées de biais en travers du pneu, d'autres dessins de sculptures étant utilisables. le pneu est semblable à un pneumatique classique de ce type, excepté que l'on dispose une couche intermédiaire 5 d'un matériau fibreux dans la partie inférieure de la bande de roulement et à sa base, et entre cette bande de roulement en caoutchouc et la toile classique Si elle existe. les côtes en saillie ou nervures 4a qui confèrent au pneu ses propriétés de traction sont renforcées par la couche 5 de la manière indiquée sur la figure 2. La bande 4 et la couche intermédiaire 5 sont moulées d'un bloc, toutes deux et avec l'enveloppe 3 du pneu. Cependant, au lieu de mouler les cotes 4a d'une façon homogène avec le caoutchouc de la bande 4, on peut les lui attacher sous forme d'éléments prémoulés. La couche 5 comprend un composé de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse avec un renforcement. par des fibres disposées au hasard de façon variable, par exemple des fibres textiles, de verre ou de métal dispersées à l'intérieur de la couche 5. Un matériau du genre d'une tringle ou corde à pneu. caoutchoutée incorporée dans le composé de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse en longueurs variables, constitue un renforcement par des fibres particulièrement intéressant. qu, le pneu 1 complet es Sulcanisé à l'intérieur d'un moule ou d1une chambre à vapeur. Le traitement est effectué à une température et une pression convenables pour le traitement thermique ou la vulcanisation des matériaux entrant en jeu; il en résulte que le caoutchouc liaisonné s'écoule dans la couche renforcée par des fibres, pour fournir une zone homogène. Ainsi, les interfaces fusionnent de telle manière qu'il se produit une liaison ou jonction solide entre la base et la bande de roulement. Comme on peut le voir plus clairement sur la figure 2, la couche intermédiaire 5 monte jusque dans la base de chaque ctte 4a. Ainsi, le composé renforcé par des fibres 5 fournit un support flexible solide pour les cotes 4a dans la zone de leurs points faibles, c'est-à-dire- dans les épaulements à la base indiqués par les flèches X sur lafigure-2. Il en résulte une diminution de la flexion des côtes 4a, lorsqu'on la compare à un pneu classique de ce type, ce qui entraîne une augmentation de la durée de vie du pneu. De plus, on peut aussi utiliser des sculptures à côtes plus saillantes, ce qui contribue aussi sensiblement à la prolongation de a durée de vie de la bande de roulement et, s'ajoutant à la réduction de la flexion des côtes, améliore la traction.Un avantage supplémentaire fourni par l'invention est que la propagation des coupuresj commune à toutes les pénétrations dans le caoutchouc est sensiblement reduite,grâce à la plus grande résistance au cisaillement du composé renforcé par des fibres de la couche intermédiaire. On décrira à présent les deux modes de réalisation illustrés en sections radiales sur les figures 3 et 4. Dans chaque cas, le pneu plein 6 ou 7 comprend une bande intérieure ou revêtement annulaire 8 ou 9 et une couche extérieure périphérique 10 provenant d'un corps de roulement en caoutchouc, en polyuréthane ou en matière plastique convenable, généralement d'une épaisseur de 50 mm ou de 76 mm. La périphérie de la couche 10 peut etre lisse ou porter n'importe quel dessin de sculptures désiré. Entre la couche de roulement extérieure 10 et la bande 8 ou 9 on interpose une couche intermédiaire 11, constituée ici encore d'un composé de caoutchouc renforcé par des fibres, le tout ayant été traité thermiquement dans un moule ou dans une chambre à vapeur comme il est décrit à propos du mode de réalisation antérieur.La couche intermédiaire 11 est constituée d'un composé de fibre et corde caoutchoutée avec des fibres de longueur variable, comme il a été décrit. Dans le mode de réalisation de la figure 3, la bande intérieure 8 est une bande d'acier permettant ltengagement par pression sur la roue du véhicule avec montage à force. Dans le mode de réalisation de la figure 4, on a la meme couche 10 de caoutchouc ou de matière plastique pour la bande de roulement formant un tout continu dans la zone de liaison avec la couche 11 renforcée par des fibres variables, mais la bande intérieure 9 est constituée par une matière plastique renforcée par des fibres. Les modes de réalisation décrits ont l'avantage de conférer à la couche extérieure de roulement et à la couche intermédiaire une élasticité adéquate, comme il est requis par exemple dans les second et troisième modes de réalisation pour des chariots élévateurs, sans que la contrainte charge soit concentrée à l'interface de liaison avec le revêtement intérieur, ce qui réduit le risque d'une rupture prématurée de la liaison. Quand on l'applique aux pneus pleins du type qui est illustré sur les figures 3 et 4, l'invention surmonte comme suit les principaux problèmes du dessin classique 1. la rupture de la liaison est principalement causée par la déformation due au tassement provenant du bombement du pneu, du fait du poids de la machine et de son chargement, en même temps que de la charge supplémentaire provenant de la charge des poussées d'arrachement dues aux inégalités de terrains et aux à-coups qui en résultent. 2. La durée de vie de la bande de roulement-est raccourcie par manque de stabilité, en particulier là où son caout chouc a une épaisseur importante. 3. la contrainte exercée au moment des virages a pour effet à la foig de rendre la conduite plus dure et de provoquer une déformation latérale considérable des pneus. 4. le présent pneumatique tout caoutchouc lié à une bande d'a cier est susceptible de subir des coupures ou des pénétra tions de fragments de métaux, de pierres pointues, ou de morceaux de verre qui peuvent arriver jusqu'à la liaison entre caoutchouc et acier. La couche intermédiaire de l'in vention diminue aussi le développement de telles coupures ou pénétrations lorsqu'elles se produisent dans la bande de coupure ou dans le flanc du pneu. En appliquant l'invention à des pneumatiques ou ana on logues,quils soient neufs ou vieux et déjà traités thermiquement > é peut enrouler une bande de composé renforcé par des fibres et non traité thermiquement sur la périphérie du pneumatique et on peut appliquer la bande de roulement en caoutchouc sur le pourtour. le composé renforcé par des fibres (de préférence un composé caoutchouteux) et le caoutchouc de la bande de roulement sont ensuite traités thermiquement dans un moule ou dans une chambre à vapeur. Quand il s'agit de grands pneumatiques de tracteurs ou de bulldozers et autres, les côtes des structures peuvent dtre appliquées séparément, le composé renforcé par des fibres étant interposé ou mélangé. Pour remettre à neuf un pneu usé, on peut lisser par polissage les vieilles sculptures de caoutchouc et fixer des côtes prémoulées. REVENDICATIONS 1. Ensemble liaisonné comprenant un corps de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse et un corps de métal ou de matière plastique, ou deux corps de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse dissemblables, caractérisé en ce qu'il est renforcé dans sa liaison par l'intermédiaire d'une couche constituée d'un composé de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse avec un renforcement de fibres, le tout étant traité thermiquement en une seule opération. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit composé est un caoutchouc ou une matière plastique renforcée par des fibres textiles, des fibres de verre ou des fibres métalliques. 3. Ensemble selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche intermédiaire est renforcée par des fibres de longueurs variables au hasard et/ou disposées au hasard. 4. Procédé de liaisonnement d'un ensemble selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits corps sont placés dans un moule ou dans uhe chambre à vapeur où ils sont traités thermiquement par cette opération unique de traitement thermique. 5. Pneumatique plein du type à "engagement par pression", caractérisé en ce que la bande de roulement formant la partie extérieure du pneumatique est attachée à une bande intérieure, pour montage à force sur la roue du véhicule, par l'intermédiaire d'une couche constituée d'un composé de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse avec renforcement par des fibres. 6. Pneumatique du type tous-terrains ou neige, caractérisé en ce que la bande de roulement formant la partie extérieure du pneumatique est liée à la base du pneumatique par l'in.- termédiaire d'une couche constituée d'un composé de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse renforcé par des fibres, laquelle couche est située dans la partie inférieure du dessin de la bande roulement et de sa base, et entre le caoutchouc sous la bande de roulement et la bande de toile classique éventuellement pré- sente. 7. Pneumatique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche intermédiaire de matériau renforcé par des fibres s'étend jusque dans la base de chacune des sculptures de la bande de roulement. 8. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le renforcement de cette couche intermédiaire est obtenu par incorporation d'un matériau du type d'une corde ou tringle à pneu caoutchoutée avec des longueurs variables dans le composé de caoutchouc ou de matière plastique. 9. Procédé de liaisonnement d'un-corps constitué de caoutchouc ou d'une matière caoutchouteuse flexible à un corps constitué dh'-nn matériau relativement rigide, caractérisé en ce que la résistance effective de la liaison est accrue à l'interface avec le matériau relativement rigide en réduisant les concentrations d'efforts exercés à cet endroit, provenant de contraintes localisées de ce corps ou matériau flexible, lequel procédé comprend l'interposition d'une couche de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse renforcée par des fibres, et le liaisonnement entre eux des deux corps et de la couche pour former un tout en une seule opérAtion de traitement thermique. 10. Procédé de liaisonnement d'un caoutchouc ou d'une matière caoutchouteuse flexible à un matériau moins flexible et plus rigide, permettant d'augmenter la résistance de la liaison et/ou de diminuer la flexibilité effective du matériau le plus flexible, caractérisé en ce qu'on introduit une couche intermédiaire de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse renforcée par des fibres, le tout étant liaisonné pour fournir une structure unitaire en une seule opération de traitement thermique. 11. Procédé de liaisonnement d'un corps flexible de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse à un corps ou matériau plus rigide, caractérisé en ce qu'on interpose une couche renforcée par des fibres de caoutchouc ou de matière caoutchouteuse ayant une plus grande résistance au cisaillement que le matériau flexible et en ce qu'on liaisonne le tout pour avoir une structure unitaire en une seule opération de traitement thermique 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le corps le plus rigide contient aussi du caoutchouc ou une matière caoutchouteuse.