Brevet FR2310892A1 — publié le 19761210

L'invention concerne un bandage pneumatique coulé ou moulé en élastomères, constitué par une surface de roulement et un corps s'étendant d'un talon à l'autre, formant ainsi la cavité du pneu, ce corps étant dépourvu de renforcements de corde dans la zone de la surface de roulement. A partir d'une série de publications, on connaît des propositions visant la fabrication de bandages pneumatiques moulés dépourvus de cordes de renforcement. Pour de tels bandages pneumatiques, on se sert de matériaux flexibles possédant un nodule d'élasticité élevé lors d'un allongement faible. Les bandages pneumatiques ainsi fabriqués ont le désavantage que, lorsqu'on se sert d'un matériau à module élevé, des forces importantes de cisaillement apparaissent dans la zone de compression, provoquant aussitôt, à cause de la fatigue dynamique, une destruction du bandage pneumatique (-oe 'fascicule explicatif allemand' 2.249.172',. ainsi ont été fabriqués des pneus ayant un corps d'un matériau d'une dureté Shore par exemple de 880 Shore A ou d'une cureté Shore plus élevée, et de tels pneus ont crevé après relativerent peu de temps d'utilisation. Afin de prévenir cette destruction causée par la fatigue dynamique, on a développé des bandages pneumatiques coulés dont le corps présente un module d'élasticité relativement faible (brevet américain US.PS 3.701.374). Etant donné que les tensions à l'intérieur d'un bandage pneumatique ne sont pas réparties uniformément, et du fait qu'elles apparaissent le plus fortement dans la zone de la surface de roulement, de tels bandages pneumatiques présentent souvent des défauts causés par des tensions élevées en certains endroits du corps pneumatique. Ces pneus ne sont pas détruits par la fatigue dynamique dans la zone de compression, mais, à cause d'un allongement relativement enlevé, du fait d'une usure trop importante dans la zone de la surface de roulement. En conséquence, on a essayé de réduire l'allongement dans la zone de la surface de roulement en renforçant les parois extérieures (brevet allemand DT 2.201.747). Cependant, ceci a le désavantage de présenter un poids plus élevé aboutissant à des coûts de production plus élevés et à des masses plus importantes en mouvement, ce qui cause des problèmes en plus pour la construction des véhicules. Afin d'éliminer les désavantages susnentionns, l'invention a recours à d'autres moyens. L'invention prévoit un bandage pneumatique moulé ou coulé en élastomères, constitué d'une surface de roulement et drun corps s'étendant d'un talon à l'autre, formant ainsi la-cavité du pneu, ce corps étant dépourvu de renforcements de corde dans la zone de la surface de roulement, pneumatique caractérisé en ce qu'est prévue dans la zone de la surface de roulement une ceinture connue formée essentiellement d'un cylindre creux possédant un module d'élasticité supérieur d'au moins 30 sus mesuré à 200C et à 50 s d'allongement, par rapport au reste du corps pneumatique. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le corps pneumatique possède un module d'élasticité compris entre 30 et 135 kg/cm2 mesuré à 50 S d'allongement et à 200C, et la ceinture présente un module d'élasticité compris entre 120 et 400 kg/cm2 mesuré à 50 % d'allongement et à 200C. De préférence, la ceinture présente, selon les conditions de la coupe transversale et du module du matériau utilisé pour la ceinture, une épaisseur allant de 1 à 10 mm. L'invention s'étend à un procédé de fabrication de bandages pneumatiques moulés ou coulés en élastomères conforme à ci-dessus, procédé caractérisé en ce qu'on place dans un moule creux la ceinture préfabriquée si nécessaire avec une certaine distance de la paroi, par la suite le corps et sa surface de roulement sont moulés ou coulés, ou bien le corps et la surface de roulement sont fabriqués séparément en deux étapes de fabrication consécutives en matériaux différents. Une variante de ce procédé consiste en ce -qu'on moule ou coule tout d'abord le corps pneumatique dans un moule creux et, après avoir créé une nouvelle cavité de moule, la ceinture est directement moulée ou coulée sur le corps pneumatique et enfin, après avoir créé encore une autre cavité de moule, la surface de roulement est moulée ou coulée ensemble avec la ceinture sur le corps pneumatique. Par ce procédé, la construction du pneu se fait à partir de l'intérieur vers l'extérieur. Ceci présente le grand avantage que la contraction propre aux matériaux pendant le procédé de durcissement engendre une liaison plus solide entre les différentes couches, alors que la méthode centrifuge de coulée dont on s'est servi jusqu'à présent provoque exactement un effet opposé, aboutissant facilenent à une adhérence diminuée entre les différents natériaux. Les élastomères conformes à l'invention comprennent tous les superpolynères dont les chaines présentent un caractère élastomère, c'est-à-dire dont le point de solidification se trouve en-dessous de 100C et qui, le long de leurs chaînes, présentent des structures qui sont à même de former des connexions transversales à l'aide de forces d'espace électrostatiques, ainsi que des structures pouvant former ces connexions transversales covalentes. Le groupe des polyméthanes constitue des élastomères spécialement appropriés à ce but. La relation caractéristique de la coupe transversale est, comme on sait, la relation entre la hauteur de la coupe transversale et la largeur maximale du corps pneumatique à l'état de fonctionnement du pneu. La présente invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide d'exemples de réalisation avec référence aux dessins annexés - La figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un bandage pneumatique pour voitures conforme à l'invention pourvu d'une surface de roulement 1, de la ceinture 2, du corps 3 et des noyaux à talon en fil d'acier 4; - Les figures 2 à 4 présentent des vues analogues de variantes de réalisation. Exemple 1 On dispose d'un agrégat d'injection (iA 1 de la firme Polyair bfaschinenbau S.A.R.L., Wittsee) et les récipients de composantes sont remplis de matériaux adéquats. Les matériaux utilisés étaient des composantes pour produire un élastomère de polyméthane à l'aide d'un système de prépolymères. Le prépolymère était un produit réactionnel entre le polytétraméthylène de glycol et le toluylène-diisocyanate ayant une teneur libre en NCO de 4,1 % (comme Adiprene L 100, un produit de la firme du Pont de Nemours & Co.). Le prépolymère a été dégagé de gaz à une température de 800C et sous vide à 30 mm de colonne-Hg au maximum, en remuant pendant deux heures. En tant que composante de dilution, on s'est servi de la métaphénylènediamine qui a été fondue dans le deuxième récipient de l'agrégat d'injection et maintenue à une température de 600C. La machine a été réglée de telle façon que les adiprènes ont été dosés par rapport à la métaphénylènediamine dans une proportion de poids de 100 : 5. Pour le moule du pneu, on s'est servi d'un moule pourvu dsun noyau divisible formant la surface intérieure du pneu, consistant en deux parties de moule opposées, centrant le noyau et formant les parois latérales de ce moule, ceci présente en plus quatre segments respectifs dans la zone de la surface de roulement du pneu positionnés exactement par les parties latérales du moule. Les segments forment la cavité respective dans la zone des profils de la surface de roulement. Le moule a été porté à une température de 600C, pourvu d'une couche mince de lubrifiant en silicone et a été fermé après avoir posé les noyaux à talon en fil acier 4. Les noyaux à talon 4 ont été positionnés dans le moule à l'aide de pointes aimantées de façon à ce qu'ils soient léchés régulièrement par le mélange réactionnel. Les segments du moule formant la cavité nécessaire pour le corps pneumatique 3 ont été positionnés de façon étanche au vide. Le moule a alors été évacué et rempli par le mélange réactionnel de l'agrégat d'injection. Un deuxième agrégat d'injection similaire a été rempli d'un prépolymère, fabriqué de polytétraméthylène de glycol et de toluylène-diisocyanate ayant une teneur libre en NCO de 7,0 % (c'est un mélange consistant en deux parties d'Adiprene L 167 et d'une partie L 315, produits commerciaux de la firme Du Pont de Nemours & Co.) et de méthylène à 2 de chlorure d'aniline (moca). On a déjà mentionné que le prépolymère a été dégagé de gaz et que le moca a été fondu et maintenu à une température de 1100C. Après durcissement du corps pneumatique 3, on a enlevé les segments du moule. Le corps 3 a été enduit de colle de contact GP 21 de la firme Polyair OEschinenbau dans la zone des segments enlevés et les segments formant la cavité y ont été posés. Le mélange réactionnel de prépolymère et de moca a été introduit dans le moule dans une proportion en poids de 100 : 20. Afin d'achever le pneu, un troisième agrégat d'injection a été mis à disposition, étant rempli d'un prépolymère consistant d'acide adipique et de glycol éthylénique ayant un poids moléculaire de 2000 ainsi que de diphénylène-méthylène diisocyanate. Le prépolymère avait une teneur libre en NCO de 9,5 % (Addukt 709 produit commercial de la firme Polyair Maschinenbau S.A.R.L., Kittsee). Comme composante de dilution, on s'est servi de diole de butane 1,4 avec un additif de 10 5o d'un catalysateur (triéthylène-diamine). Le prépolymère et la composante de dilution ont été dosés dans une proportion en poids de 100 : 9,5. Après durcissement de la ceinture 2, on a enlevé les segments du moule et la surface dégagée de la ceinture a été enduite avec la colle de contact de façon prescrite. Les segments formant la cavité pour la zone du profil ont été positionnés, le moule a été évacué et rempli du mélange réactionnel venant du troisième agrégat d'injection. Au bout de 10 minutes, on a ouvert le moule, démoulé le pneu, enlevé le noyau du moule du pneu et on a continué à chauffer le pneu pendant 10 heures à une température de 1000C. Un pneu produit de telle manière ayant les dimensions de 165 x 13 a été rempli d'air jusqu'à une pression de 1,7 atm. Après avoir roulé 20 000 km, il n'a démontré une diminution de profil que de 1,5 mm. Les valeurs d'allongement de l'échantillon ayant été obtenues à partir de pneus découpés étaient les 2 2 suivantes : 60 kg/cm2 pour le corps pneumatique, 150 kg/cm2 pour kg/cm2 la ceinture et 40 kg/cm2 pour la surface de roulement. Exemple 2 Une ceinture 2 fabriquée séparément dans un moule creux de dimension adéquate avec le matériau de l'agrégat d'injection 2 a été enduite, conformément à l'exemple 1, avec la colle de contact susmentionnée, puis positionnée sur le noyau du moule et tous les deux ont été introduits dans le moule de pneumatique 3. Tout comme dans l'exemple 1, le corps de pneumatique 3 a été noulé après l'introduction des noyaux à talon en fil d'acier 4. Pour les deux exemples, l'épaisseur de la ceinture 2 s'élevait au milieu du pneu à 3 mm. La surface de roulement a été formée par la suite de la même façon que dans l'exemple 1 (figure 2). Exemple 3 Une ceinture 2 a été fabriquée comme dans l'exemple 2, avec cependant un diamètre de 5 mm de plus, pouvant être utilisée dans le même moule pneumatique et présentant une forme un peu différente, c'est-à-dire des renforcements de 2,5 mm en forme de boutons répartis sur la surface tournée vers le noyau du moule à des espacerlents d'environ 10 cm. Après avoir appliqué la colle de contact susmentionnée cette ceinture a été montée sur le noyau du moule creux du pneu. Le corps 3 et la surface de roulement 1 ont été moulés comme il est décrit à l'exemple 1 (figure 3). Exemple 4 Une ceinture 2 a été fabriquée et montée sur le noyau du moule comme à exemple 3. Après la mise en place des noyaux à talon en fil dacier 4, on a fermé le moule en se servant des segments du moule formant la surface de roulement. Un agrégat dsinjection a été rempli deAdiprene L-83 à la place d'Adiprene L 100. Les relations de dosage ont été changées. Le moule du pneu a été rempli dun mélange réactionnel de 100 parts d'Adiprene L-83 et de 4,1 parts de métaphénylènediamine. C~est ainsi que la surface 1 et le corps pneumatique 3 ont été formés d'un matériau uniforme tout en léchant simultanément la ceinture 2. Les coûts de production des pneus fabriqués conformément à cet exemple sont moins élevés, cependant ils présentent le désavantage que l'adhérence à la chaussée de la surface de roulement est de qualité inférieure par rapport aux pneus dits traditionnels, par conséquent on ne peut s'en servir que pour des véhicules de faibles vitesses (figure 4). Bien entendu, lSinvention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 > Bandage pneumatique moulé ou coulé en élastomères, constitué par une surface de roulement et un corps s1 étendant d'un talon à l'autre, formant ainsi la cavité du pneu, ce corps étant dépourvu de renforcements de corde dans la zone de la surface de roulement, caractérisé en ce qu'il comporte une ceinture (2) de forme connue dans la zone de la surface de roulement 11), présentant un module d'élasticité supérieur d'au moins 30 S mesuré à ZOOC et à 50 S0 d'allongement, au module du reste du corps pneumatique (3). 20) Bandage pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps pneumatique (3) présente un module d'élasticité compris entre 30 et 135 kg/cm2 mesuré à 50 % d'allongement et à 200C, et la ceinture présente 2 un module d'élasticité compris entre 120 et 400 kg/cm2 mesuré à 50 % d'allongement et à 200C. 30) Bandage pneumatique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la ceinture présente une épaisseur de 1 à 10 mm dépendant des caractéristiques d'allongement et de module d'élasticité du matériau utilisé pour la ceinture. 40) Procédé de fabrication d'un bandage pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on place dans un moule creux la ceinture préfabriquée (2) si nécessaire à une certaine distance de la paroi, ensuite le corps et sa surface de roulement sont moulés et respectivement coulés, ou bien le corps et la surface de roulement sont fabriqués séparément en deux étapes de fabrication consécutives en matériaux différents. 50) Procédé de fabrication d'un bandage pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on moule ou coule tout d'abord le corps pneumatique dans un moule creux et, après avoir créé une nouvelle cavité, la ceinture (2) est directement moulée ou coulée sur le corps pneumatique et enfin, après avoir créé encore une autre cavité, la surface de roulement est moulée ou coulée ensemble avec la ceinture sur le corps du pneumatique.