Brevet FR2249781A1 — publié le 19750530

la présente invention concerne des pneus de sécurité sans chambre à air pour véhicules automobiles, qui sont remplis d'un produit alvéolaire. Les pneus pour automobiles sont constitués par une enveloppe extérieure à laquelle on communiaue par de 1 air comprimé ou à l'aide 'une chambre en caoutchouc remplie d'air la force portante et 1' élasticité désirées. En cas de détérioration de l'enveloppe extérieure d'un pneu sans chambre à air ou, dans l'autre cas, lors d'une détérioration de la chambre à air en caoutchouc, le pneu perd sa stabilité de forme étant donné que la pression à l'intérieur de celui-ci diminue rapidement. On connatt aussi des pneus qui sont remplis de polyuréthane expansé. La pression à l'intérieur du pneu est réglée dans ces conditions par la quantité et la composition du matériau alvéolaire Êcf. Rubber Age 102 (1970), nO 6, pages 47 à 53)J. Etant donné que le polyuréthane n'est expansé qu'à l'intérieur du pneu, la fabrication de ce pneu est très compliquée. De plus, on ne peut répartir uniformément le produit alvéolaire à l'intérieur du pneu. L'invention a pour objectif la réalisation d'un pneu de sécurité, du type précité, qui est facile à produire et qui peut résister à des chocs périodiques violents. Â cet effet, selon l'invention, on utilise comme produit alvéolaire un profilé en un matériau alvéolaire à cellules fermées prépondérantes, constitué par des polymères partiellement cristallins d' oléfines en O2 à O6 qui ont une masse volumique de 20 à 100 v dm . Le pneu selon l'invention se distingue des pneus classiques en ce qu'il contient en plus un profilé en matériau alvéolaire. On entend par profilé en matériau alvéolaire au sens de la présente invention, toutes les pièces moulées qui sont obtenues par extrusion d'un mélange d'une polyoléfine et d'un agent gonflant, ou par compression ou collage de particules de polyoléfine mousse. On peut envisager, par exemple, la réalisation de profilés ronds, plats, ou de pièces moulées dont les dimensions correspondent à celles de la jante. Ces profilés en matériau alvéolaire sont placés autour de la jante et leurs extrémités sont réunies entre elles, par exemple par collage et par soudage. On peut aussi réaliser des profilés appropriés en deux ou plusieurs tronçons qu'on réunit de manière à réaliser un profilé. tes profilés en matériau alvéolaire sont constitués par un polymère partiellement cristallin d'oléfine. On obtient des polymères appropriés à partir d'oléfines en C2 à 2 C6 et ileur cristal- linité à 250C, déterminée à l'aide des rayons X, dépasse 20 S en poids. On peut utiliser, à titre d'exemple, des homopolymères d'éthylène, de propylène, de butène-1 et de 4-méthylpentène-1. On connatt des procédés de préparation de ces polymères. Les polymères d'éthylène sont prpars de préférence par polymérisation sous haute pression de l'éthylène ; ce sont, par exemple, des polyéthylènes de masse volumique comprise entre 0,918 et 0,955 g/cm3 et des copolymères de 11 éthylène avec d'autres composés éthyléniques. Ces copolymères d'éthylène contiennent au moins 50 j en poids d'éthylène en liaison polymère et peuvent aussi contenir deux ou plus de deux autres composés éthyléniques en liaison polymère. On peut citer, comme comonomères appropriés, les esters des acides acrylique et méthacrylique dérivant d'alcools en C1 à C187 les esters vinyliques d'acides carboxyliques saturés en C2 à C12, tels que l'acétate de vinyle et le propionate de vinyle, l'acide fumarique, l'acide itaconique, l'acide maléique et leurs esters, l'oxyde de carbone, l'acide acrylique et l'acide métacrylǔe. On peut utiliser aussi des copolymères d'éthylène/acétate de vinyle/acrylate d'éthyle ou éthylène/acide acrylique/acrylate de 2-éthylhexyle. On peut aussi envisager l'utilisation de copolymères etay- lène/propylène, éthylène/butène-1 et éthylène/4-méthylpentène-I. Ces polymères sont préparés par les procédés connus de polymérisation sous basse pression (polymérisation à l'aide de catalyseurs de Ziegler ou de Phillips). L'indice de fluidité des polymères d'oléfines est compris entre 0,1 et 200 g/10 mn (à 1900G, sous 2,-16 kg, déterminé selon la norme ASTM D 1238-65 T).Les profilés en alvéolaire à utiliser selon l'invention peuvent aussi être pr-I- parés à partir d'un mélange de plusieurs polymères d'oléfine, par exemple à partir d'un mélange de polyéthylène basse pression de masse volumique comprise entre 0,940 et 0,965 g/cm3 et de polyéthylène haute pression, de masse volumique comprise entre 0,918 et 0,935 g/cm3, dans le rapport 1:1, ou à partir d'un melange de polyéthylène haute pression et d'un copolymère ethylène/acétate de vinyle, qui contient par exemple 20 /0 en poids de motifs acétate de vinyle en liaison polymère. la réalisation des profilés en alvéolaire à partir des polymères d'oléfines est connue. C'est ainsi, par exemple, qu'on peut mélanger dans une extrudeuse un polymère d'oléfine, ou un mélange de plusieurs polymères d'oléfine, avec un agent gonflant volatil tel que le butane, le pentane, le 1,2-dichlorotétrafluoréthane, le 2,2-diméthylbutane, etc., à des températures supérieures au point de fusion des cristallites du polymère d'oléfine, refroidir le mélange à une température voisine de ce point de fusion et chasser ensuite par pression le mélange expansible par filière. Dans ces conditions, l'extrudat sssexpanse. On obtient tout d'abord un profilé entièrement sous forme alvéolaire, qui subit ensuite un retrait plus ou moins important suivant llagent gonflant utilisé.Les profilés expansés se rétractent parce que l'agent gonflant resté dans les cellules diffuse plus rapidement vers ltextérieur des cellules que l'air ne pénètre dans les cellules. Ceci crée une dépression dans ces cellules, si bien que le profilé subit un retrait. Si on laisse séjourner le matériau expansé assez longtemps à l'air, il reprend le volume initial du profilé entièrement expansé. Pour accélérer ce processus, on peut aussi conserver les profilés en polymères d'oléfines expansés, et ayant subi un retrait, à des températures et sous des pressions assez élevées, par exemple à des températures inférieures seulement de 200C environ au point de fusion des cristallites du polymère d'oléfine et sous des pressions comprises entre 2 et 10 atmosphères. On entrepose ces profilés expansés dans un gaz inerte, par exemple dans l'air ou dans l'azote. On obtient des profilés entièrement expansés à cellules fermées prépondérantes, à partir d'un polymère d'oléfine. la masse volumique de ce matériau expansé est comprise entre 20 et 100, de préférence entre 25 et 60 g/dm30 On entend par ?'produits alvéolaires à cellules fermées prépondérantes" des produits alvéolaires qui contiennent plus de 50 % de cellules fermées. On utilise de préférence des produits alvéolaires pour lesquels la proportion de cellules fermées est supérieure à 80 %. S'il faut que le produit alvéolaire préparé à partir d'un polymère d'oléfine soit très stable à la chaleur, on peut réticuler les profilés expansés obtenus à partir d'un polymère d'oléfine. On traite de préférence ces profilés par une dose comprise entre 10 et 80 mégarads de rayons à haute énergie. On irradie de préfé- rence les profilés expansés par des faisceaux d'électrons, mais on peut aussi réaliser la réticulation à l'aide de rayons X ou de rayons émis par du radiocobalt. Après cette irradiation, la fraction réticulée des profilés expansés est comprise entre 20 et 85 , de préférence entre 30 et 70 % en poids. Les polyéthylènes de masse volumique comprise entre 0,918 et 0,935 g/cm3, les copolymères d'éthylène et les polypropylènes conviennent particulière- ment pour la réticulation. il est aussi possible d'utiliser des profilés alvéolaires réticulés qui ont été obtenus par chauffage d'un mélange d'un polymère d'oléfine, d'un agent gonflant dégageant des gaz et d'un peroxyde. Pour expanser les mélanges de ce genre, on les chauffe à des températures supérieures au point de décomposition du pero xyde et de l'agent gonflant. Les procédés de préparation de ces produits alvéolaires sont connus. les profilés expansés à cellules fermées prépondérantes réalisés à partir d'un polymère d'oléfine peuvent contenir les additifs qu'on incorpore habituellement aux polymères d'oléfine, par exemple des stabilisants, des ignifugeants, des colorants, des lubrifiants, des charges, ou d'autres polymères tels que le polyisobutylène, le polybutadiène-1,3 ou le polyisoprène. Les pneus selon l'invention sont réalisés en plaçant, lors du montage du pneu, le profilé allongé dans l'intervalle entre la jante et l'enveloppe du pneu, en réunissant les extrémités du profilé et en y introduisant ensuite un gaz sous pression. L'intérieur du pneu, c'est-à-dire l'espace compris entre l'enveloppe du pneu et la jante, est rempli par le profilé alvéolaire dans la proportion de 40 à 90 49, de préférence 50 à 80 %. Pour faciliter le montage de l'enveloppe du pneu sur la jante, le profilé peut titre constitué par plusieurs tronçons plus petits.Les divers tronçons de matériau alvéolaire sont, par exemple, réunis par collage de façon à former un profilé unique ou encore réunis par compression à une température supérieure au point de fusion des cristallite8 du polymère d'oléfine. Après la mise en place du profilé en matériau alvéolaire, on introduit de la manière habituelle de l'air sous pression. On peut évidemment introduire aussi d'autres gaz inertes, comme l'azote et l'anhydride carbonique. la pression du gaz dans le pneu est de 0,1 à 5, de préférence 0,5 à 2,5 atmosphères effectives. autre procède pour mettre en place un profilé en msté- riau alv'éolrire dans l'espace libre compris entre l'enveloppe du pneu et la jante consiste à enduire d'un iiant des particules expansées du polymère d'oléfine considéré qui peut, le cas échéants être réticulé, et à les répartir ensuite de façon uniforme dans ltespace libre entre la 3ante et l'enveloppe du pneu. les particules enduites d1un adhésif sont ainsi liées entre elles, de sorte qu'on obtient un profilé en matériau alvéolaire. Dès qu'on élève la pression dans l'intérieur du pneu, le profile en matériau alvéolaire qui sty trouve subit un retrait, car l'air contenu dans les cellules est comprimé. Toutefois, dès que la pression régnant dans les cellules devient égale, grâce à des phénomènes de diffusion, à la pression régnant à l'intérieur de l'enveloppe, ce profilé reprend son volume initial. Pour accélérer la diffusion, on utilise de préférence des profilés qui comportent des canaux communiquant avec l'atmosphère ou évents. Ces évents sont percés ou découpés dans le matériau alvéolaire et ont un diamètre de 0,1 à 10 mm, de préférence 2 à 5 mm, la distance entre les évents est comprise entre 1 et' 50 mm, de préférence entre 5 et 30 mm. On peut aussi ménager, dans le profilé, des canaux de communication avec l'atmosphère de section transversale déterminée, rectangulaire ou autre. Si le pneu est endommagé, des oue l'équilibre de pression est atteint entre les cellules du profilé et l'intérieur du pneu, les cellules individuelles du matériau alvéolaire se dilatent, car alors, la pression des cellules est Supérieure à celle de l'inté- rieur du puez; Ceci ne provoque qu'une diminution très faible de la rigidité du pneu selon l'invention, en cas de détérioration de ce dérnier. entant donné que la pression, dans les cellules du profilé, due à des phénomènes de diffusion à travers les parois de ces cellules, ne diminue que lentement, le danger d'une Variation brusque des caractéristiques de roulement du pneu selon l'inven- tion est exclu.Il faut ajouter que les évents éventuellement présents dans le profilé sont pratiquement fermés par le gonflement des cellules, ce qui ralentit la diminution de la pression dans le profilé Pour améliorer la dissipation de la chaleur dégagée dans le pneu pendant le roulement, on peut enduire les profilés en maté- riau alvéolaire à cellules fermées prépondérantes de poudres métalliques, par exemple de poudre de cuivre cu d'aluminium. les profilés en matériau alvéolaire peuvent aussi etre enduits de graphite, de talc, d'huiie de paraffine ou d'huile de ricin pour réduire la conduction ou la production de chaleur dans le pneu. Les profilés en matériau alvéolaire mis en place dans l'espace libre entre l'enveloppe du pneu et la Jante peuvent entre reliés à la face intérieure de l'enveloppe du pneu et à la jante. Il est également possible de relier le profilé uniquement à la gante ou à l'enveloppe du pneu, par exemple par chauffage à une température supérieure au point de fusion des cristallites du polymère d'oléfine ou par collage du profilé à la jante et/ou à l'enveloppe du pneu. 5i l'or. remplit 11 espace entre l'enveloppe du pneu et la jante de particules expansées d'un polymère d'oléfi- ne, enduites d'un mélange adhésif, on obtient dès le durcissement du mélange adhésif, un profilé en matériau alvéolaire fixe à l'enveloppe du pneu et à la jante. on peut utiliser corme liant principalement des résines durcissables sans solvant, comme les adhésifs à base de résines de polyuréthane ou epoxydesw les exemples non limitatifs ci-après faciliteront la compréhension de l'invention. exemple 1 On monte un pneu d'automobile sans chambre en intercalant, campe le schématise la figure unique, un profilé rond 1, en polyéthylène expansé entre l'enveloppe 2 et la jante 3. le matériau alvéolaire est à cellules fermées prépondérantes, a une nasse volumique de 32 g/dm et est constitué par un polyétbylène de densité volumique 0,918 g/cm3 et d'indice de fluidité 1,6 g/10 mn. le diamètre d du profilé introduit est de 120 mm, le diamètre intérieur 1 du pneu 1 est de 140 mm. Des perforations de 1 mm de diamètre sont ménagées à intervalles de 2 cm dans le profilé. On gonfle ensuite le pneu avec de l'air à 3,5 atmX de pression effective et on le maintient tendant 5 jours à 40 C. Avant de monter le pneu sur le véhicule, on abaisse la pression à la pression de service de 2,5 atm. effectives. Ce pneu a eté perforé lors d'un parcours d'essai on a observé que, dans ces conditions, la stabilité de forme et la résistance du pneu se maintiennent. Bes caractéristiques de roulement du pneu ne changent que faiblement. ExemPle 2 On confectionne, à partir d'un copolymère éthylène/acétate de vinyle, qui contient 3 % en poids de motifs acétate de vinyle en liaison polymères, une bande de matériau alvéolaire à cellules fermées prépondérantes, qui a 2,5 cm d'épaisseur et 6 cm de lar geur. la masse volumique de ce matériau est de 45 g/dm3. On fait agir un faisceau dJélectrons sur cette bande jusqu'à ce que 42 % en poids du polymère soient réticulés. Les bandes de matériau alvéolaire réticulé sont réunies par superposition de façon à former un profilé, en reliant par collage la première couche à la face intérieure de l'enveloppe du pneu et en collant l'une sur l'autre les couches de matériau alvéolaire. La colle utilisée est une colle du commerce sans solvant, à base de résine époxyde. On utilise en tout 6 couches pour obtenir le profilé alvéolaire. Le pneu ainsi obtenu est ensuite gonflé, stocke et testé comme dans l'exemple 1. Ce pneu se distingue aussi par de bonnes qualités de roulement lors dune détérioration de l'enveloppe. Le profilé en matériau alvéolaire a une bonne stabilité à la chaleur grtce à la réticulation du copolymère d'éthylène. REVEIXDICAgIONS 1. - Pneus de sécurité sans chambre à air pour véhicules automobiles, remplis d'un matériau alvéolaire, caractérisés par le fait qu'on utilise comme produit alvéolaire un profilé en un matériau alvéolaire, à cellules fermées prépondérantes, constitué par des polymères partiellement cristalins- d'oléfines en C2 à C6, qui ont une masse volumique de 20 à 100 g/dm3. 2. - Pneu selon la revendication 1, dans lequel ledit profilé est partiellement réticulé. 3. - Pneu selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel les profilés en matériau mousse à cellules fermées comportent des évents séparés par une distance comprise entre 1 et 50 mm. 4. - Procédé de fabrication des pneus-selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on introduit des profilés en matériau alvéolaire à cellules fermées obtenus à partir d'un polymère partiellement cristallin d'oléfines en C2 à Os, dans l'intervalle compris entre la jante et l'enveloppe du pneu, de telle manière que 40 à 90 ffi de cet intervalle soient remplis par le matériau alvéolaire, et on remplit ensuite l'intervalle de gaz comprimé. 5. - Procédé selon la revendication 4, dans lequel les profilés en matériau alvéolaire sont fixés/la face intérieure de l'enveloppe du pneu. 6. - Procedé selon la revendication 4, dans lequel le profilé en matériau alvéolaire est fixé à la jante. 7. - Procédé selon la revendication 4, dans lequel le profilé en matériau alvéolaire est fixé à la jante et à l'enve- loppe du pneu.