Brevet FR2470014A1 — publié le 19810529

I La présente invention concerne les pneumatiques à carcasse radiale,et elle a trait plus particulièrement à des pneumatiques à carcasse radiale présentant une bonne souplesse,une faible résistance au roulement et une durabilité améliorée. Les pneumatiques à carcasse radiale sont excellents en ce qui concerne la résistance à l'usure,les performa mes de tenue de route et les caractéristiques semblables,mais ils présentent une mauvaise souplesse par comparaison à des pneumatiques à plis en biais du fait que des câbles ayant un grand module d'élasticité, tels que des cables d'acier ou.semblables,sont utilisés comme ren- forcement de ceinture. Jusqu'à présent,différentes tentatives ont été faites pour éliminer les inconvénients précités des pneumatiques à car- casse radiale. C'est ainsi qu'on a cherché à utiliser des cables de haut module,tels que des cables en rayonne,pour former une carcasse en vue d'accélérer l'atténuation des vibrationsla sélec- tivité basée sur le degré irrégulier d'uniformité du pneumatique et des paramètres semblableso Cependant,dans le premier cas,on a tenté d'améliorer le module du cable en rayonne en relation avec la liaison hydrogène de sa structure moléculaire,de sorte que la perte d'énergie est grande pendant la rotation du pneumatique et que la résistance au roulement risque d'augmenter. Dans le second cas,l'opération de sélection devient compliquée en usine, et, également,le taux de rebut augmentede sorte qu'il se pose un problème en ce qui concerne les économies de ressourceso Enfin,on a cherché à utiliser comme matière de carcasse Xo pour des pneumatiques radiaux ou comme cable de plis du polyester a faible degré de polymirisationayant un module fortement accru et qui est obtenu par réduction de la viscosité intrinsèque jusqu'à environ O06-0,8 sans perte de la-caractéristique intrinsè- que du polyester ou la faible perte d'énergie,comme cela a été décrit dans la demande de brevet japonais n 40901/78o Cependant, dans de tels pneumatiques,on a souvent observé des ruptures du caoutchouc à l'extrémité de repliement du pli de carcasse et un phé- nomène de séparation entre le câble de pli et le caoutchouc. Cela peut s'expliquer de la manière suivante:la différence entre les modules du câble de pli et du caoutchouc environnant augmente à l'extrémité de repliement du pli de carcasse du fait de l'augmenta- tion du module du câble,ce qui provoque une concentration de con- traintes dans cette extrémité de repliement. Il en résulte la formation et la propagation de fissures dans le caoutchouc en cours de rotation du pneumatique et, finalement,il devient impossi- ble de continuer à utiliser le pneumatique. En outre,les câbles de pli et le caoutchouc de revêtement de pli sont soumis ene pression interne après le gonflage du pneumatique et, également, à une charge répétée en cours de rotation du pneumatique;en particulier,l'influence de ces charges se manifeste dans le flanc et dans l'épaulement du pneumatique,de sorte que les câbles de pli et le caoutchouc de revêtement de pli se mettent à fluer dans une direction provoquant une augmentation de la largeur du pneumatique. Cependant,si le comportement au fluage du caoutchouc de revêtement de pli devient très grand par comparaison à celui du câble de pli,il se produit une contrainte entre le câble de pli et le caoutchouc de revêtement de pli du fait du fluage,cette contrainte augmentant au cours de l'utilisation du pneumatique et provoquant finalement une séparation entre le câble et le caoutchouc de revêtement. En outre,la réduction de la viscosité intrinsèque entraîne une réduction de la résistance à la fatigue du polyester,de sorte que la résistance du câble de polyester diminue considérablement au cours du fonctionnement du pneumatique. Les inventeurs ont effectué différentes études pour remé- dier aux inconvénients précités des réalisations connues et ils ont trouvé qu'il était possible de résoudre le problème en améliorant le module et le comportement au fluage du caoutchouc de revêtement de pli,ou bien en augmentant la densité de réticulation, ou ce qu'on appelle la concentration de chaîne à réseau gonflant v du caoutchouc,ce qui a été résolu conformément à la présente invention, Selon l'inventionil est prévu un pneumatique à carcasse radiale comprenant une bande de roulementdeux flancs partant de ladite bande de roulementdeux talons s'étendant à partir desdits flancs et une carcasse de structure radiale qui est renforcée par une ceinture placée à l'intérieur de la bande de roulementpneumatique caractérisé en ce que ladite carcasse se compose d'au moins une couche de câbles caoutchoutés qui est produite par enrobage de cables,chacun composé de polyester de faible degré de polymérisation se composant essentiellement de téréphtalate de polyéthylène et-ayant une viscosité intrinsèque ( q)de 0,45 à 0,85,mesurée à 25 C en utilisant de t-aorthochloro-" phénol comme solvant,avec un caoutchouc de revêtement ayant une composition ne contenant pas plus de 80% de caoutchouc naturel en poids total d'ingrédients du caoutchouc et ayant une concentra- tion de chaîne à réseau gonflant (v) comprise entre 25x10 5 et O6xlO 5 mole/g de caoutchouc conformément au mode classique. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence,dans la suite de la description,donnée à titre d'exemple non limitatif,en référence aux dessins annexés sur lesquels Fig.1 est un graphique donnant la relatioo entre la concen- tration de chaîne à réseau gonflant désignée par/la résistance à la rupture du caoutchouc de revêtement désignée par B et exprimée en kg/cm2; Fig.2 est un graphique donnant la relation entre la concen- tration de chaîne à réseau gonflant v et l'allongement à la ruptu- re du caoutchouc de revêtement désigné par A et exprimé en %; Fig.3 est une demi-coupe radiale schématique d'un mode de réalisation du pneumatique à carcasse radiale selon l'invention. Les câbles de polyester utilisés dans la présente invention ont un faible degré de polymérisation par comparaison à des câbles de polyester couramment utilisés et ils sont définis par une viscosité intrinsèque (q) de 0,45 à 0,8, mesurée à 250C en utilisant de l'orthochlorophénol comme solvant. La viscosité intrinsèque utilisée pour la mesure du degré de polymérisation signifie une viscosité o la valeur de viscosité relative mesurée à une concentration prédéterminée est extrapolée jusqu'à une concentration nulle.Plus la valeur de viscosité intrinsèque est élevée,plus le degré de polymérisation est grand. Conformément à la présente invention,un caoutchouc de revêtement utilisable pour la formation de la couche de câbles caoutchoutés par enrobage des câbles de polyester conformément au mode classique ne doit nécessairement pas contenir plus de 80%, de préférence de 30 à 75% de caoutchouc naturel en poids total d'ingrédients du caoutchouc.,du fait qu'il est nécessaire d'empê- cher la diminution de la résistance des câbles après le fonc- tionnement du pneumatique,ce qui est produit par la réduction de la résistance à la fatigue du polyester du fait de la diminution de sa viscosité intrinsèque. Quand la teneur en caoutchouc naturel dépasse 85% en poids,la diminution de la résistance des câbles devient dangereuse. Comme caoutchouc à mélanger au caoutchouc na- turel,on peut mentionner les caoutchoucs synthétiques,tels que du caoutchouc de polybutadiène,du caoutchouc de copolymère de styrène- butadiène,du caoutchouc de polyisoprène synthétique et des caoutchoucs semblables-parmi ces caoutchoucs,il est préférable d'utiliser du caoutchouc de polybutadiène et du caoutchouc de copolymère de styrène-butadiène. En outre,le caoutchouc de revêtement doit avoir une concen- -5 tration de chaîne à réseau gonflant v comprise entre 25x10 et s 247001 4 x 1075 mole/g de caoutchouc,de préférence,de 30 x 10 5 à x 10-5 mole/g de caoutchouc. Lorsque v est inférieur à -5 s x105 mole/g de caoutchouc,le module et le comportement au fluage du caoutchouc de revêtement sont insuffisants pour l'obtention des objectifs de la présente invention, alors que, quand v dépasse 60 x 10 5 mole/g de caoutchouc, la résistance à S la rupture et l'allongement à la rupture du caoutchouc de revête- ment ont tendance à diminuer,comme indiqué sur les figures 1 et 2, bien que la contrainte s'exerçant entre le cable de pli et le caoutchouc diminue lors de l'augmentation de v,et il en résulte que le caoutchouc de revêtement risque de se rompreoAinsi,les inventeurs ont confirmé par des résultats expérimentaux qu'une valeur de v supérieure à 60 x 1075 mole/g de caoutchouc ne S permet pas d'atteindre les objectifs de la présente invention. En outre,la mesure de v s'effectue de la manière suivante: En premier lieuon pèse un échantillon de caoutchouc vulca- nisé à l'aide d'une machine de pesée avant le gonflementoEnsuite, on fait gonfler l'échantillon en l'immergeant dans du benzène à C pendant 48 ha Après le gonflement,on frotte doucement l'échantillon avec un papier-filtre et on le place dans une bou- teille de pesée.Après fermeture de la bouteille,on pèse l'échan- tillon gonflé de façon à calculer un volume fractionnaire (vr) de caoutchouc dans l'échadillon gonfléo On effectue le calcul de vr dans l'échantillon gonflé en divisant un volume de caoutchouc, considéré avant le gonflement et qui est obtenu en soustrayant un volume de charges (noir de carbonesilice et substances semblables)contenu dans l'échantillon du volume de l'échantillon avant le gonflementpar la somme du volume de benzène existant dans l'échantillon gonflé et du volume de caoutchouc avant le gonflement 0n détermine alors vs par la formule de Flory-Huggin suivante: 1 &n(lVr) + + v 2 v (mole/g de caoutchouc)=- r),x1 Vs 1/3 r2 v v=/ o: V désigne un volume molaire de benzène,et p une constante d'interaction,par exemple,0,43 pour du caoutchouc naturel ou du caoutchouc de polyisoprène synthétique,0,41 pour du caoutchouc de polybutadiène et 0,39 pour du caoutchouc de copoly- mère de styrène-butadiène. Les pneumatiques à carcasse radiale agencés conformément à la présente invention,permettent d'empêcher des éclatements préma- turés du fait de la fissuration du caoutchouc dans l'extrémité repliée du pli de carcasse et la séparation entre le câble de pli et le caoutchouc de revêtement de pli,qui constituent des incon- vénients des pneumatiques classiques utilisant des câbles en poly- ester de faible degré de polymérisation dans la carcasse,de sorte que l'invention permet d'améliorer considérablement la durabilité et d'obtenir simultanément une bonne souplesse et une faible résistance au roulement,ce qui constitue des avantages très inté- ressants en pratique. L'invention va être décrite de façon plus détaillée en référence à l'exemple suivant,donné à titre non limitatif. EXEMPLE Comme indiqué sur la figure 3,on a fabriqué un pneumatique à carcasse radiale l(dimension:165 SR 13) en utilisant une couche de câbles de polyester,qui a été formée en enrobant des câbles de polyester de faible degré de polymérisation (1500 d/2) ayant chacun une viscosité intrinsèque () de 0,50 ou 0,75, avec un caoutchouc de revêtement ayant la composition indiquée dans le tableau I ci-après,pour former une carcasse 5 pour le pneumatique l,et en utilisant deux couches de câble d'acier comme ceinture 3.Sur la figure 3,on a désigné par 2 une bande de roulement en caoutchouc,par 4 un garnissage intérieur,par 6 un remplissage de talon, par 7 une tringle de talon et par 8 une extrémité repliée d'un pli de carcasseoEnsuite,on a contrôlé le pneumatique 1 en ce qui concerne la souplessela résistance au roulement,la résistance à la fissuration dans l'extrémité repliée du pli de carcassela conservation de la résistance au pelage et la conservation de la résistance des cbles.o A titre de comparaison, on a effectué les mêmes essais avec un pneumatique comportant comme carcasse des câbles de polyester classiques ayant une viscosi- té intrinsèque de O090,ou bien des côbles de rayonne. Les résultats ainsi obtenus sont également indiqués dans le tableau 1. On a effectué dans chaque essai les mesures de la manière suivante: l) esure de souplesse On a appliqué 1e pneumatique à contr8ler contre un tambour en fonte de 3 s de diamètrepourvu d'une saillie ayant une largeur de 5 cm et une hauteur de 1 cmle tambour étant entraîné par un 1 moteuro On a mesuré les vibrations radiales du pneumatique lors de son passage sur la saillie à l'aide d'un accéléromètre de façon à définir une force agissant sur le corps du pneumatiqueo Ensuite, on a déterminé l'amplitude de la vibration pendant la première période à partir de la forme d'onde enregistrée afin de définir un indice d'impactqui a été exprimé par un nombre inverse en prenant pour base le pneumatique nl En outre,on a déterminé l'atténuation des vibrations sous la forme d'un facteur d'amortisse- ment à partir de la forme d'onde enregistrée,ce qui a permis de définir un indice en prenant pour base le pneumatique n 10 Plus la valeur obtenue est élevéemeilleure est la souplesse du pneumatiqueo 2)Résistance au roulement On a appliqué le pneumatique à contrôler contre un tambour en fonte de 2 m de diamètreentra'né par un moteur,puis on a augmenté la vitesse de rotation du tambour jusqu'à une valeur prédéterminée0Ensuite, on a arr9té le moteur pour laisser le tambour tourner par inertie etpendant cette périodeon a mesuré la résistance au roulement du pneumatique sur la base de la vitesse de décélération du tambourcette valeur de résistance étant définie par un indice en prenant pour base la valeur de référence 100 pour le pneumatique n'l Plus la valeur de référence est élevée,moins la résistance au roulement est grande. 3) Résistance à la fissuration à l'extrémité de repliement du pli de carcasse Après avoir utilisé le pneumatique sur route pendant 60 000 km, on a découpé l'extrémité repliée du pli de carcasse à l'aide d'un couteau pour mesurer la dimension des fissures à cette extrémité et on a défini un indice en prenant pour base la valeur de référence pour le pneumatique n1l. Plus l'indice obtenu est faible, meilleure est la résistance à la fissuration. 4)Conservation de la résistance au pelage Après un essai routier de 60 000 km,on a disséqué le pneuma- tique pour mesurer la résistance au pelage entre la ceinture et la carcasse et on a comparé la valeur obtenue avec la résistance au pelage avant l'essai de manière à mesurer le degré de conserva- tion (%)de la résistance au pelage. 5)Conservation de la résistance des câbles Après utilisation du pneumatique pendant 60 000 km,on a prélevé les câbles du pli de carcasse pour mesurer leur résistance, qu'on a comparée avec la résistance des câbles avant l'essai en vue de déterminer le degré de conservation (%) de résistance des cables. g9: g9 : 88 0 ::0À. 09. Oz 9: 0c: ^A 4U0T.U06 : noesai eu$DLq : pu o t. o : ep UOT&DazUaouoi =: : (spTod ue%) ::: ::euejdosyTod ::p ono4flnooD :::::: ep eazamAodoc : ee p onoqo4noD 0: (BpTod ue %) ::::: eu9Tpo.nqAlood ::::::: ep onoqoI.8noD OO: úZ O, 0os: O0 : Og0 - 0. 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OOT. *l y: Z a001: TPU 0O1: eoTpuT T s940Tnsg9 Ou enbT4Dwnaud (e4Tns) L NlV3q8 tC N'J o - CZ: tz. u: 247001 4 1 I REVENDICATIIONS lo Pneumatique à carcasse radiale comprenant une bande de roulementdeux flancs partant de ladite bande de roulementdeux talons s'étendant à partir desdits flancs et une carcasse de struc- ture radiale qui est renforcée par une ceinture placée à l'intérieur de la bande de roulementcaractérisé en ce que ladite carcasse se compose d'au moins une couche de cables caoutchoutés qui est produi- te par enrobage de câbleschacun composé de polyester de faible degre de polymérisation se composant essentiellement de téréphtalate de polyéthylgne et ayant une viscosité intrinsèque ( (') 'de 0v45 à O,5, mesur6e à 25 C en utilisant de lorthochlorophénol comrme solvant9 avec un caoutchouc de revêtement ayant une composition ne contenant pas plus de 3eO de caoutchouc naturel en poids total d'ingrédients du caoutchouc et ayant une cencentration de chaîne -5 -5 à réseau gonflant v comprise entre 25 x 105 et 6O'l0o mole/g de caoutchouc conformment au mode classique0 Pneumatique à carcasse radiale selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit caoutchouc de revêtement présente une concentration de chaîne à réseau gonflant v comprise entre x 10 5 et 5OxlO-5 mole/g de caoutchouco