Brevet FR2466355A1 — publié le 19810410

La présente invention se rapporte aux pneumatiques, et elle concerne plus particulièrement des pneumatiques possédant une bande de roulement de construction 5 du type base et chapeau. Les pneumatiques sont généralement construits dans un mode opératoire comportant la pose d'une matière de bande de roulement extérieure homogène extrudée sur une carcasse porteuse composée de plusieurs nappes de tissu caoutchouté. L'extrudé formant la bande de roulement est généralement fait d'un caoutchouc mélangé, quelquefois appelé mélange de caoutchouc, qui, lorsqu'il est vulcanisé, donne à la bande de roulement du pneumatique un haut degré de résistance à l'usure pendant son utilisation sur un véhicule, de préférence sans favoriser l'accumulation d'une quantité de chaleur excessive dans le pneumatique lui-même. Cette accumulation d'une quantité de chaleur excessive viendrait au détriment de la durabilité du pneumatique et, en particulier, de sa carcasse porteuse. En variante, il a été proposé (brevet US 3 157 218) une bande de roulement en caoutchouc dont la construction est du type à base et chapeau. Dans ce cas, la partie extérieure de la bande de roulement, qui entre en contact avec le sol, c'est-à-dire le chapeau, était composée d'un caoutchouc conçu pour posséder des propriétés classi- ques de résistance à l'usure sur la route ainsi que de bonne adhérence. La partie extérieure ou le chapeau de la bande de roulement était fixée à une partie intérieure ou base de cette bande de roulement, interposée entre le chapeau et la carcasse porteuse. La composition du caout- chouc de la base était calculée dans l'intention de réduire l'accumulation de chaleur dans l'ensemble de la bande de roulement. Dans cette invention, on atteignait le but visé consistant à réaliser une construction comprenant un cha- peau et une base en utilisant une quantité importante de caoutchouc de polybutadiène dans le chapeau et dans la base. Il convient de remarquer que cette invention anté- rieure visait principalement à réduire les défaillances des pneumatiques telles que la déchirure des nervures et la fissuration des rainures, dans les pneumatiques pour véhicules poids lourds du type à carcasse diagonale, en particulier parce que les pneumatiques à carcasse radiale n'étaient pas largement utilisés à cette époque. Toutefois, on recherche encore actuellement des procédés permettant de réduire la résistance au roulement des pneumatiques afin de réaliser des économies d'énergie tout en conservant une adhérence appropriée et en main- tenant l'accumulation de chaleur dans des limites accep- tables. Suivant l'invention, un pneumatique comprend une carcasse radiale munie, sur sa couronne, d'une bande de roulement composée (A) d'une composition extérieure de caoutchouc de chapeau comprenant, pour 100 parties en poids de caoutchouc, (1) environ 85 à environ 100 % en poids de caoutchouc de butadiène/styrène et, en complément, environ 0 à environ 15 % en poids de polybutadiène, (2) environ 50 à environ 100 % en poids de caoutchouc de butadiène/styrène et, en complément, environ 0 à environ 50 % en poids de cis, 1-4-polyisoprène, ou (3) environ 50 à environ 80 % en poids de caoutchouc de butadiène/styrène, environ 10 à environ 40 % en poids de polybutadiène et environ 10 à environ 40 % en poids de cis 1,4-polyisoprène, ce caout- chouc étant renforcé par environ 50 à 100 parties par 100 parties de caoutchouc d'un noir de carbone à haut pouvoir de renforcement et se caractérisant par un coefficient de rebondissement à chaud compris dans l'intervalle allant d'environ 55 à environ 70, suivant l'essai ASTM 1054-66. et (B) d'une composition de base interposée entre le chapeau extérieur et la carcasse du pneumatique, en qualité de couche intermédiaire adhérente, composée d'une composition de caoutchouc qui comprend, pour 100 parties en poids de caoutchouc, (1) environ 0 à environ % en poids de caoutchouc de butadiène/styrène, (2) envi- ron 20 à environ 50 % en poids de caoutchouc naturel, et (3) environ 40 à environ 70 % en poids de polybutadiène, ce mélange de caoutchouc étant renforcé par environ 30 à parties, par 100 parties de caoutchouc de noir de carbone de semi-renforcement et se caractérisant par un coefficient de rebondissement à chaud compris dans l'in- tervalle allant d'environ 75 à environ 90, suivant l'essai ASTM 1054-66. La construction à chapeau et base a été utilisée pour réduire le dégagement de chaleur ou l'accumulation de chaleur dans une bande de roulement dont la formule a été calculée de manière à posséder une résistance au roulement améliorée, c'est-à-dire réduite. On considère généralement que la modification d'une formule de bande de roulement en vue de réduire sa résistance au roulement se traduit également en général par une perte d'adhérence et par une diminution de l'accumulation de chaleur. Le principe de construction suivant l'invention comprenant un chapeau et une base est conçu pour permettre de réduire la résistance au roulement sans entraîner de perte appré- ciable ou notable de l'adhérence ni d'accroissement de l'accumulation de chaleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, représente un pneumatique radial suivant l'invention. Suivant l'exemple d'exécution représenté sur le dessin, le pneumatique 1 à carcasse radiale comprend une bande de roulement 2 fixée par adhérence à une carcasse porteuse 3 qui est elle-même composée de plusieurs nappes de tissu caoutchouté 4. La bande de roulement 2 est com- posée d'un chapeau extérieur 5 qui présente une ensemble 6 de nervures et de rainures et qui est fixé à la base intérieure 7. Les épaisseurs du chapeau 5 et de la base 7 de la bande de roulement 2 peuvent varier sur un intervalle raisonnablement grand. Toutefois, en général, dans le pneumatique "vert" non vulcanisé, la base doit posséder une épaisseur d'au moins environ 1 mm et de préférence comprise dans l'intervalle allant d'environ 1 à environ 3 mm. Sous l'effet du moulage et de la vulcanisation du pneumatique dans un moule, le caoutchouc du profilé précédement extrudé flue pour pénétrer dans l'empreinte du moule, et l'interface entre la base et le chapeau prend une forme ondulée comme indiqué par le profil 8. De cette façon, la base tend à être plus épaisse sous les nervures 9 de la bande de roulement et plus mince sous les gorges ou rainures 10 de cette bande. Dans cet état final, le chapeau dela bande de roulement doit être suffisamment épais pour qu'il subsiste sous le fond des gorges de la bande de roulement une épaisseur de caoutchouc d'au moins environ 0,5 mm, de préférence d'environ 0,5 à environ 2,5 mm et, encore mieux, d'environ 1,25 à environ 2,5 mm. Il est évident qu'il est souhaitable que la base ne s'étende pas jusqu'à la surface de portée externe des nervures de la bande de roulement parce qu'elle possède une propriété d'usure beaucoup plus rapide que celle de la composition du chapeau. Toutefois, si le pneumatique possède une très bonne résistance à l'usure, ou en d'autres termes, possède de bonnes caractéristiques d'usure au roulement, dans certains cas, la base peut apparaître à travers une partie de la surface de portée et conférer encore au pneumatique des caractéristiques d'usure généralement bonnes. Dans la description de cette invention, on a indiqué que l'on doit utiliser pour le chapeau des types de noirs de carbone différents de ceux utilisés pour la base. On peut citer comme exemples représentatifs de noirs de carbone à pouvoir de renforcement élevé utilisés pour la partie extérieure ou le chapeau de la bande de roulement, ceux qui sont connus sous diverses désignations ASTM tels que NllO, qui est également appelé quelquefois Super Abra- sion Furnace Black (SAF) (noir de four à très haute résis- tance à l'abrasion), N220 également appelé quelquefois Intermédiate Super Abrasion Furnilce Black (ISAF) (noir de four à haute résistance intermédiaire à l'abrasion) et N330, également appelé quelquefois High Abrasion Furnace Black (HAF) (noir de four à haute résistance à l'abrasion). - Les noirs de carbone de semi-renforcement utilisés pour la partie de base de la ban'dé-de roulement sont connus sous des désignations ASTM telles que N660, quelquefois appelé également General Purpose Furnace Black (GPF)(noir de four à usage général), N762, également appelé quequefois Semi-Reinforcing Furnace Black (SRF) (noir de four de semirenforcement) et N550, quelquefois appelé également Fine Extrusion Furnace Black (FEP) (noir de four fin pour extrusion. La mise en oeuvre pratique de l'invention est encore illustrée par les exemples suivants, qui sont donnés à titre illustratif et non pas limitatif du domaine de l'in- vention. Dans ces exemples, et sauf indication contraire, tous les nombres de parties proportions et les pourcentages sont indiqués en poids. EXEMPLE 1 On a défini des formules de composition de caoutchouc pour préparer le chapeau et la base d'un profilé extrudé pour bande de roulement conformément à la formule générale suivante indiquée au tableau 1. TABLEAU 1 Formule du chapeau Formule de la base Polybutadiène (étendu à l'huile) 12, 50 caoutchouc naturel 40,00 Caoutchouc de butadiène/ styrène (étendu à l'huile)123,75 Polybutadiène 60,00 Noir de carbone Noir de carbone (ISAF) 80 (FEF) 50 Cires 4,0 Cires 1,00 Huile de traitement 12,00 Huile de traitementl5,00 Anti-oxydant 2,00 Anti-oxydant 3,00 Accélérateur 1,00 Accélérateur 0,50 Oxyde de zinc 3,00 Oxyde de zinc 3,00 Soufre 1,50 Soufre 2,25 Les mélanges du tableau 1 ont été brassés séparément, extrudés ensemble,- coextrudés en une seule pièce et posés sur une carcasse de pneumatique caoutchoutée à nappes radiales pour constituer une bande de roulement du type à chapeau et base et des flancs accompagnant cette bande de roulement et possédant la même formule que la base. Ensuite, on a moulé le pneumatique par mise en forme et vulcani- sation sous pression pour former le pneumatique résultant (Taille GR 78-15). On a analysé des échantillons de la composition du chapeau vulcanisé et on a constaté qu'ils possédaient un coefficient de rebondissement à chaud d'environ 62, suivant l'essai ASTM 1054-66. On a soumis à l'essai des portions du composé de la base vulcanisé et on a constaté qu'elles possédaient un coefficient de rebondissement à chaud d'environ 78, sui- vant l'essai ASTM 1054-66. On a monté le pneumatique sur une jante, on l'a gonflé et on l'a fait tourner au moyen d'un volant de 271 cm de diamètre pour évaluer sa résistance au roulement. Pour mesurer le facteur de résistance au roulement, on a ajusté le couple du volant et on a mesuré le couple au moyen d'un transducteur interposé sur la chaîne cinématique d'entraînement ou sur le volant. La résistance au roulement du pneumatique essayé a été comparée à celle d'un pneuma- - tique témoin utilisant un composé de bande de roulement croissant jusqu'à la formule du chapeau du pneumatique expérimental. Dans cet essai, le pneumatique expérimental possédait une résistance au roulement inférieure d'environ % à celle du pneumatique témoin. Le tableau 2 montre les résultats de divers essais, en particulier les coefficients de rebondissement à chaud, la résistance au roulement ainsi que l'adhérence sur sol mouillé et sur sol sec. Il est important de remarquer que le tableau 2 montre que l'amélioration de la résistance au roulement du pneumatique à bande de roulement du type à chapeau et base a été obtenue sans sacrifier les coeffi- cients d'adhérence sur sol mouillé et sur sol sec. Paramètres physiques de l'essai TABLEAU 2 pneumatique à bande de roulement du type chapeau et base pneumatique témoin 1. Coefficient de rebondissement à chaud chapeau 62 base 78 bande de roule- ment 62 2. Résistance au roulement (kg) (1) (2) 3. Adhérence sur sol mouillé (1) 4. Adhérence sur sol sec (1) (rendement amélioré de 5%) (1) En utilisant une v&leur de 100 pour le pneumatique témoin (2) Déterminée par essai du pneumatique à l'état gonflé et monté sur une jante rigide, centrée, sous une charge d'environ 80 % de la charge nominale, appuyé sur un volant de 271 cm de diamètre, mesurée en kg. REVENDICATIONS 1. Pneumatique à carcasse radiale caractérisée en ce que la carcasse est munie, sur sa couronne, d'une bande de roulement (2) composée (A) d'une composition exté- rieure de caoutchouc de chapeau (5) comprenant, pour 100 parties en poids de caoutchouc, (1) environ 85 à environ % en poids de caoutchouc de butadiène/styrène et, en complément, environ O à environ 15 % en poids de polybu- tadiène, (2) environ 50 à environ 100 % en poids de caou- tchouc de butadiène/styrène et, en complément, environ O à environ 50 % en poids de cis 1,4-polyisoprène, ou (3) environ 50 à environ 80 % en poids de caoutchouc de buta- diène/styrène, environ 10 à environ 40 % en poids de polybutadiène et environ 10 à environ 40 % en poids de cis 1,4-polyisoprène, ce caoutchouc étant renforcé par environ 50 à 100 parties, par 100 parties de caoutchouc, d'un noir de carbone à haut pouvoir de renforcement et se caracté- risant par un coefficient de rebondissement à chaud com- pris dans l'intervalle allant d'environ 55 à environ 70, suivant l'essai ASTM 1054-66. et (B) d'une composition de base (.6) interposée entre le chapeau extérieur (5) et la carcasse (3) du pneumatique, en qualité de couche inter- médiaire adhérente, composé d'une composition de caoutchouc qui comprend, pour 100 parties en poids de caoutchouc, (1) environ O à environ 30 % en poids de caoutchouc de butadiène/ styrène, (2) environ 20 à environ 50 % en poids de caout- chouc naturel, et (3) environ 40 à environ 70 % en poids de polybutadiène, ce mélange de caoutchouc étant renforcé par environ 30 à 70 parties, par 100 parties de caoutchouc de noir de carbone de semi-renforcement et se caractérisant par un coefficient de rebondissement à chaud compris dans l'intervalle allant d'environ 75 à environ 90, suivant l'essai ASTM 1054-66. 2. Pneumatique suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que ladite partie extérieure ou chapeau en caoutchouc de la bande de roulement présente la composition suivante, pour 100 parties en poids de caoutchouc: (A) environ 70 à environ 100 % en poids de caoutchouc de buta- diène/styrène et, en complément, (B) environ o à environ % en poids de polybutadiène, de caoutchouc naturel ou de ces deux caoutchoucs. 3. Pneumatique suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que, dans le pneumatique "vert" non vulcanisé, la partie de base de la bande de roulement possède une épaisseur comprise entre environ 1 et environ 3 mm, et en ce que, dans le pneumatique mis en forme et vulcanisé le chapeau de la bande de roulement possède une épaisseur d'environ 0,5 à environ 2,5 mm de caoutchouc sous le fond des gorges. 4. Pneumatique suivant la revendication 3, caracté- risé en ce que le noir de carbone à haut pouvoir de renfor- cement incorporé dans la composition du chapeau extérieur est un ou plusieurs des noirs de carbone SAF, ISAF ou HAF, et en ce que le noir de carbone de semi-renforcement de la composition de la base est un ou plusieurs des noirs de carbone GPF, SRF ou FEF.