Brevet FR2489829A1 — publié le 19820312

La présente invention concerne les bandages pneu- matiques, et se rapporte plus particulièrement à des ban- dages pneumatiques ayant une composition de bande de rou- lement modifiée. Les bandages pneumatiques en caoutchouc pour véhi- cules pour passagers comportent de façon classique une bande de roulement élastique destinée à entrer en contact avec le sol en une composition élastomère caoutchouteuse. Le caoutchouc de la bande de roulement est habituellement composé de façon à assurer un confort raisonnable des pas- sagers, et des caractéristiques d'usure et de traction satisfaisantes. Cependant, dans le cas de l'application des pneu- matiques aux véhicules de transport de passagers, il de- vient de plus en plus important d'accroître le rendement énergétique du pneumatique en réduisant sa résistance au roulement. Une telle réduction devrait avantageusement réduire la consommation de combustible du moteur, amélio- rant ainsi les économies d'énergie, sans réduire notable- ment les caractéristiques d'usure et de traction du pneu- matique lui-même. On doit remarquer que l'énergie du train moteur du véhicule qui est finalement transmise à la route a été généralement dissipée, en partie, à la fois sous forme d'énergie mécanique dans le train moteur et sous forme de pertes de chaleur dans le pneu lui-même qui résultent des efforts de flexion et du frottement interne du caoutchouc. Pour réaliser des économies d'énergie, il serait souhai- table de réduire l'énergie mécanique nécessaire pour en- traîner le véhicule et également de réduire les pertes d'énergie calorifique. Ainsi, une réduction de la résis- tance au roulement du pneu gonflé constitue un facteur important. Par conséquent, l'un des buts de l'invention est de réaliser un bandage pneumatique ayant une résistance au roulement réduite et une bande de roulement qui tend à engendrer moins de chaleur dans les conditions de con- duite du véhicule. Le bandage pneumatique en caoutchouc suivant l'in- vention comporte une bande de roulement destinée à venir en contact avec le sol, en caoutchouc vulcanisé au soufre, caractérisée en ce qu'elle est composée d'environ 10 à environ 40 parties pour cent en poids de résine (pepr) de cis 1,4-polybutadiène, d'environ 0 à environ 25 pcpr de cis 1,4polyisoprène et d'environ 35 à environ pcpr de caoutchouc styrène/butadiène et contient d'en- viron 45 à environ 60 pcpr de noir de carbone avec un rapport en poids du noir de carbone à l'huile de traite- ment du caoutchouc compris entre environ 2,5/1 et 3/1, cette composition de caoutchouc de bande de roulement vul- canisée étant, en outre, caractérisée en ce qu'elle a une valeur de rebondissement à chaud comprise entre environ et environ 85. En fait, si on la compare à une bande de roulement de pneu pour véhicule pour passagers relativement classi- que jusqu'ici, on pourrait décrire cette bande de roule- ment comme ayant été l'objet d'une modification des va- leurs de ses teneurs en noir de carbone et en huile de traitement et du rapport entre ces valeurs qui avaient été optimisé pour donner une valeur de rebondissement à chaud du caoutchouc vulcanisé comprise entre environ 55 et environ 65. Une telle modification, aux fins de l'in- vention, peut être effectuée en manipulant la composition du caoutchouc tout en diminuant la valeur de sa teneur en noir de carbone d'environ 30 à environ 50 a, en diminuant la valeur de sa teneur en huile de traitement d'environ 30 à environ 50 %, accroissant ainsi sa teneur en caout- chouc et accroissant son rapport huile/noir de carbone d'environ 20 à environ 40 % pour augmenter à la fois le rebondissement à chaud du caoutchouc d'environ 20 à en- viron 40 % à une valeur comprise entre environ 70 et en- viron 85 et pour provoquer une diminution de la résistance au roulement d'environ 10 à environ 30 % du bandage pneu- matique gonflé lorsqu'il est monté sur une jante rigide et est soumis à une charge égale à environ 75 % de sa charge nominale. La réduction de la résistance au roulement du bandage pneumatique est importante du fait que c'est une mesure de sa capacité à économiser l'énergie, en particu- lier lorsqu'elle est associée à une augmentation de la valeur de rebondissement à chaud du caoutchouc de bande de roulement qui est une mesure de l'élasticité du mélange et de sa tendance à économiser l'énergie en engendrant moins de chaleur interne dans les conditions de charge et de travail. On a indiqué ci-dessus que les bandages pneumati- ques en caoutchouc pour véhicules pour passagers ont habituellement des bandes de roulement en un caoutchouc qui est optimisé pour donner une faible valeur de rebon- dissement à chaud, comprise entre environ 55 et environ 65. Un tel mélange de caoutchouc optimisé peut typiquement avoir une teneur totale en noir de carbone comprise entre environ 70 et environ 90 pcpr avec un rapport en poids huile/noir de carbone compris entre environ 1,4 et envi- ron 1,9. La teneur en noir de carbone utilisée suivant l'invention est comprise entre 45 et 60 pcpr (parties pour cent en poids de résine) avec un rapport en poids noir de carbone/huile compris entre 2,5/1 et 3,0/1 pour assurer une résistance au roulement améliorée. Une caractéristique importante de l'invention réside en ce que l'on modifie la composition de bande de roulement en caoutchouc par rapport à une composition de bande de roulement relativement classique essentiellement en changeant sa teneur en noir de carbone et en huile ainsi que son rapport noir de carbone/huile, ce qui entraîne une augmentation de la teneur en caoutchouc de la composition et une augmentation de sa valeur de rebondissement à chaud de façon à produire l'effet net d'une réduction de la ré- sistance au roulement du pneu gonflé. Ainsi, grâce à cette manipulation, on assure à un véhicule une capacité d'écono- mies d'énergie. La charge nominale du pneu de véhicule mentionnée dans la présente description est la charge prescrite par "The Tire and Rim Association, Inc. et publiée dans son bulletin annuel qui donne, en regard du type et des dimen- sions des pneumatiques, diverses pressions de gonflage et les limites de charge correspondantes. Des exemples illustratifs de noirs de carbone par- ticulièrement appropriés pour la bande de roulement selon l'invention sont des noirs de carbone tels que le noir du type au four super-abrasion qualité intermédiaire, qui est quelquefois appelé noir "ISAF", le noir du type au four super-abrasion, qui est quelquefois appelé noir "SAF", et le noir du type au four haute-abrasion, qui est quelque- fois appelé noir "HAF". Pour la mise en oeuvre de l'invention, on peut utiliser diverses huiles qui sont compatibles avec le caoutchouc et sont habituellement appelées huiles de trai- tement du caoutchouc. Des exemples illustratifs de telles huiles de traitement du caoutchouc classiques sont les huiles paraffiniques, naphténiques, aromatiques, l'huile de pin et les huiles synthétiques. Il est généralement considéré comme souhaitable que la matière de-bande de roulement en mélange de caout- chouc utilise une huile de traitement du caoutchouc synthé- tique ou du type aromatique/naphténique, la plus grande partie de l'huile étant naphténique et une petite partie étant aromatique. - On comprend que, lors de la mise en oeuvre de l'in- vention, au cours du mélange du caoutchouc de bande de roulement, on peut utiliser et mélanger au caoutchouc di- verses matières de mélange classiques, telles que des anti- oxydants, des anti-ozonants, des accélérateurs, des charges, des pigments, des plastifiants, des agents peptisants, des résines d'adhésivité et analogues. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique montre en perspective et en coupe un bandage pneumatique de véhicule. Le bandage pneumatique 2 en caoutchouc pour véhi- cule représenté en perspective au dessin a une forme ap- proximativement toro dale et comportant une partie arrachée pour montrer une vue en coupe de sa bande de roulement 2, de ses flancs 3 et de ses nappes de carcasse 4. Le pneu est représenté dans la position qu'il oc- cupe lorsqu'il est monté sur une jante 5 et gonflé. La bande de roulement 2 est en caoutchouc mélangé composé des éléments décrits et nécessaires suivant l'in- vention afin de faciliter une diminution de la résistance au roulement en charge du pneu monté et gonflé, ce qui offre la possibilité d'économies potentielles de l'énergie dépensée par le véhicule. L'épaisseur de la composition 2 de bande de roule- ment en- caoutchouc sur le pneu 1 et autour de sa carcasse 4 peut varier à l'intérieur d'une plage raisonnablement importante qui dépend dans une certaine mesure de plusieurs facteurs qui peuvent principalement comprendre les dimen- sions effectives du pneu et l'usage envisagé sur un véhi- cule. Le bandage pneumatique en caoutchouc selon l'inven- tion est plus particulièrement utile du fait que lorsqu'il est monté sur la jante 5 et gonflé prêt à être monté sur un véhicule et placé sous une charge, on obtient une ré- duction accrue de la résistance au roulement par rapport aux pneus plus classiques utilisés jusqu'à présent ainsi qu'une augmentation de la valeur de rebondissement à chaud du caoutchouc de bande de roulement. L'augmentation de la valeur de rebondissement est une mesure de l'élasticité du caoutchouc de bande de roulement et de sa tendance à engendrer moins de chaleur interne lorsqu'il travaille sous charge, caractéristique qui tend à être liée à la durabi- lité du pneu. On illustrera plus complètement la mise en oeuvre de l'invention à l'aide des exemples ci-après qui doivent être considérés comme donnés à titre d'illustration et non de limitation de la portée de l'invention. Sauf indi- cation contraire, toutes les parties et tous les pourcen- tages sont en poids. Exemple 1. On a formulé des compositions de caoutchouc pour préparer une matière de bande de roulement conformément à la formule générale suivante indiquée dans le tableau 1. Dans le tableau 1, la formule A est expérimentale et correspond à la mise en oeuvre de l'invention. La formule B est une formule témoin plus classique que l'on considère comme ayant été optimisée pour fournir des teneurs en noir de carbone et en huile appropriées pour fournir une valeur de rebondissement à chaud de la composition vulcanisée comprise entre environ 35 et environ 65. TABLEAU 1 Composants A(expéri- B(témoin) mental) Caoutchouc de polybutadiène dilué à l'huile: 12,50 12,50 Caoutchouc de butadiène styrène dilué à l'huile: 123,75 123,75 Noir de carbone (ISAF) 55 80 Cires: 4,00 4,00 Huile de traitement 1,00 12,00 Anti-oxydant: 2,00 2,00 Accélérateur: 1,00 1,00 oxyde de zinc 3,00 3,00 Soufre: 1,50 1,50 On a malaxé chacun des mélanges définis dans le tableau 1 et on l'a extrudé et appliqué à une carcasse de pneu en caoutchouc à nappes radiales et à ses flancs. On a ensuite moulé le pneu avec mise en forme et vulcani- sation sous pression pour former le pneu de véhicule ré- sultant. On a vulcanisé et essayé des échantillons du caout- chouc mélangé (A) et on a trouvé qu'il avait une valeur de rebondissement à chaud d'environ 72 conformément à la norme ASTM 1054-66. On a ensuite monté le bandage pneumatique sur une jante, on l'a gonflé et on l'a entraîné au moyen d'un volant ayant un diamètre de 271 cm. On a essayé le pneu pour déterminer sa résistance au roulement en réglant le couple du volant et en mesurant le couple au moyen d'un transducteur monté dans la transmission ou sur le volant. Par rapport au pneu témoin soumis à de telles conditions et comportant une bande de roulement classique ayant une teneur en noir de carbone de 80 pcpr, une teneur en huile de traitement de 47 pcpr et une valeur de rebondissement à chaud de 62, le pneu soumis à l'essai avait une résistance au roulement inférieure de 25 % au pneu témoin comme indi- qué par le fait qu'il présentait un couple inférieur de % contre le volant. Dans la description de l'invention, on a décrit un bandage pneumatique en un caoutchouc relativement classi- que qui présente une réduction accrue de sa résistance au roulement et dont le mélange de caoutchouc de bande de roulement présente une valeur de rebondissement améliorée, ces deux propriétés accroissant la capacité du pneu à économiser l'énergie. En ce qui concerne la description d'un bandage pneumatique général en caoutchouc, il doit être entendu qu'un tel pneu selon l'invention comprend les bandages pneumatiques ayant deux talons espacés 'relativement inex- tensibles, une bande de roulement destinée à venir en con- tact avec le sol, deux flancs individuels s'étendant ra- dialement à partir des bords axiaux extérieurs de la bande de roulement jusqu'à rejoindre les talons respectifs, une carcasse de support pour la bande de roulement et des flancs s'étendant dans l'ensemble d'un talon à l'autre, ces bandages utilisant la composition de bande de roule- ment en caoutchouc caractéristique de l'invention. REVENDICATIONS 1. Bandage pneumatique en caoutchouc, caractérisé en ce qu'il comprend une composition de bande de roulement en caoutchouc vulcanisé au soufre, composée d'environ 10 à environ 40 pcpr (parties pour cent en poids de résine) de cis 1,4-polybutadiène, d'environ O à environ 25 pcpr de cis 1, 4-polyisopropène et d'environ 35 à environ 90 pcpr de caoutchouc styrène/butadiène et contenant d'envi- ron 45 à environ 60 pcpr de noir de carbone avec un rap- port en poids du noir de carbone à l'huile de traitement du caoutchouc compris entre environ 2,5/1 et 3/1, cette composition de caoutchouc de bande de roulement vulcanisé étant, en outre, caractérisée en ce qu'elle présente une valeur de rebondissement à chaud comprise entre environ 70 et environ 35. 2. Bandage pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noir de carbone est choisi dans le groupe constitué par les noirs du type au four super- abrasion qualité intermédiaire (ISAF), du type au four super-abrasion (SAT) et du type au four haute-abrasion (HAF), en ce que l'huile est une huile de traitement du caoutchouc choisie dans le groupe constitué par des huiles paraffiniques, naphténiques, aromatiques, l'huile de pin et les huiles synthétiques, et en ce que le caoutchouc fortement insaturé est choisi dans le groupe constitué par les cis 1,4-polyisoprènes naturels ou synthétiques, le polybutadiène et les copolymères de butadiène-styrène.