Brevet FR2606020A1 — publié le 19880506

i L'invention concerne un pneumatique pour véhi- cule comportant une carcasse formée d'une ou de plusieurs cou- ches, notamment une carcasse radiale, dont les éléments porteurs assurant la résistance mécanique sont recouverts par une masse vulcanisable formée d'un mélange de caoutchoucs,et une couche intérieure de caoutchouc constituée par un mélange de caoutchoucs vulcanisable présentant une très faible perméa- bilité aux gaz. Dans ce pneumatique pour véhicule,lasurface in- térieur du pneumatique est recouvertepar une couche de caout- chouc, qui est très peu perméable aux gaz. Elle garantit que l'air comprimé est présent de façon permanente, avec la pres- sion nécessaire et avec le volume nécessaire, dans le pneuma- tique pour l'utilisation fonctionnelle de ce dernier. A cet effet on utilise de préférence des mélanges de caoutchoucs contenant du halobutyle pour constituer la couche de caout- chouc imperméable aux gaz. Ces mélanges sont relativement oné- reux pour ce qui concerne les coûts de la matière première, et sont également très critiquesdu point de vue de la techni- que opératoire étant donné qu'on peut les traiter relative- ment difficilement. On obtient fréquemment des défauts, qui doivent être éliminés. D'autre part le taux de rebut est fré- quemment élevé au point d'être peu économique. C'est pourquoi il faut compléter ou remplacer ce mélange à base de butyle par un autre mélange équivalent, qui assume au moins aussi bien la fonction d'imperméabilité aux gaz. Dans un pneumatique pour véhicule, il se pose en outre le problème de la pression intermédiaire, qui s'éta- blit dans la carcasse et est influencée essentiellement par la couche intérieure du pneumatique, imperméable au gaz. En effet, sur un long intervalle de temps, l'air comprimé diffu- se à partir de l'espace intérieur du pneumatique à travers la couche intérieure imperméable aux gaz, en pénétrant dans la carcasse et y provoque, en raison de la pression élevée du gaz, une réduction de l'adhérence entre le caoutchouc et les éléments porteurs contenus dans la carcasse. C'est pourquoi un but de l'invention est de ré- duire cette pression intermédiaire dans la carcasse. Le problème à la base de l'invention consiste à protéger la carcasse visà-vis de la pénétration d'air com- primé à partir de l'espace intérieur de manière à réduire for- tement le passage de l'air à travers la carcasse afin de con- server une adhérence élevée entre le caoutchouc et les élé- ments fournissant à la carcasse sa résistance et afin d'évi- ter des séparations. Ceci doit être garanti par l'utilisation, pour la carcasse, d'un mélange amélioré qui soit présent en étant combiné avec une couche intérieure de très faible épaisseur contenant du caoutchouc butyle, ou bien par un mélange ren- dant inutile l'utilisation de cette couche intérieure. Ce problème est résolu conformément à l'inven- tion grâce à une masse améliorée formée d'un mélange de caout- choucs utilisé pour la carcasse et qui est constitué par un copolymère styrène-butadiène contenant une teneur assez éle- vée en styrène et polymérisée en émulsion ou en solution et dans lequel la teneur en styrène lié est égale à au moins pour cent en poids, et par 40 pour cent en poids d'un élas- tomère ou de déchets d'élastomère présentant une bonne adhé- sivité pour la confection, de préférence du caoutchouc naturel. Le pourcentage du copolymère styrène-butadiène est compris de préférence entre 25 à 60 poumr cent en poids. Cette masse amélioriée le mélange de caoutchoucs pour la carcasse garantit que, sur une longue durée, une quantité moins impor- tante d'air comprimé peut pénétrer par diffusion et que l'on peut utiliser comme couche intérieure en caoutchouc et très peu perméable aux gaz une couche relativement mince de caout- chouc halobutyle. Selon une autre caractéristique de l'invention, le mélange constituant la carcasse peut contenir en commun deux types de caoutchoucs styrène-butadiène, à savoir un copo- lymère styrène-butadiène du type 1500 intervenant pour 20 pour cent en poids et contenant une teneur en styrène de 23,5 pour cent en poids ainsi qu'un copolymère styrène-butadiène type 1013 intervenant pour 40 pour cent en poids et contenant une teneur en styrène de 43 pour cent en poids. Dans ce cas il est possible de prévoir uniquement la masse de caoutchouc pour la carcasse sans utiliser une couche intérieure séparée per- méable à l'air. Alors l'espace intérieur du pneumatique est limité par la carcasse elle-même et non par la couche de caout- chouc intérieure par ailleurs usuelle. Un tel caoutchouc utilisé pour la carcasse, qui possède une étanchéité plus ou moins importante vis-à-vis des gaz intervient au moins pour 20 pour cent en poids et dans laquelle la teneur en styrène est égale à au moins 30 pour cent en poids dans la molécule d'élastomère, possède la pro- priété désirée de présenter une étanchéité aux gaz nécessaire, relativement élevée. Elle peut être prévue en combinaison avec une couche très mince de halobutyle, ce qui permet de résou- dre le problème et l'objectif à la base de l'invention. Dans le cas de l'utilisation d'un type de copo- lymère styrène-butadiène intervenant pour au moins 20 pour cent en poids et possédant une teneur assez élevée en styrène lié, on peut se passer complètement de la couche de halobuty- le. Pour obtenir l'adhésivité de confection, dési- rée pour la fabrication du pneumatique, entre la masse de caout- chouc et les éléments porteurs conférant à la carcasse sa ré- sistance mécanique et les constituants du caoutchouc du pneu- matique disposés au voisinage de la carcasse, on utilise, en plus des typesde copolymèresstyrène-butadiène SBR, des types de caoutchoucs fournissant cette adhésivité pour la confec- tion. Ce caoutchouc est de préférence un caoutchouc naturel, un polyisoprène ou un type de copolymère styrène-butadiène normal contenant une faible teneur en styrène. Ces consti- tuants du mélange n'ont aucun effet nuisible sur la propriété d'étanchéité aux gaz des composants, proposés conformément à la présente invention, pour le mélange constituant la car- casse. On peut utiliser des éléments porteurs confé- rant à la carcasse à résistance mécanique, qui peuvent être réalisés par des tissus formés de matériaux connus sous les appellations de Rayonne, Nylon ou un polyester ou un polyami- de. Ces tissus constituant la carcasse sont recouverts de tout côté par la masse constituant le mélange de caoutchouc pré- vue pour la carcasse, conforme à l'invention. Il est possible de réaliser un revêtement symétrique, qui est un revêtement de même épaisseur, ou bien un revêtement dissymétrique, au- quel cas, dans cette éventualité, la couche supérieure ou la couche inférieure de revêtement est dimensionnée avec une épais- seur différente. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci- après d'exemples de réalisation, sur la base desquels on com- pare le mélange conforme à l'invention utilisé pour la car- casse et un mélange standard utilisé pour cette dernière. Tableau 1 Composition Standard A B (100 parties en poids pour 100 parties du poids du catouchouc)i Caoutchouc naturel 50 40 40 Polybutadiène (BR) 20 - - Mélange formé d'un copoly- mère styrène-butadiène(SBR) 1500 30 20 Mélange formé d'un copoly- mère styrène-butadiène(SBR) 1013 - 60 40 Noir de carbone GPF N-660 45 35 85 Hule aromatique 8 8 9 Soufre 0,25 0,25 0,25 Propriété: Imperméabilité aux gaz Standard A B m2 017 ) 30C 8,6 3,8 3,6 s.Pa a 50 C 21,0 10,3 8,9 700C 37,0 20,4 18,1 La formulation du mélange pour la carcasse, pro- posée conformément à l'invention conformément au tableau 1 montre qu'il existe une plus faible imperméabilité à l'air dans trois gammes de températures mentionnées à titre compa- ratif, à savoir dans la gamme au voisinage de 30 C,50 C et C. Les valeurs de l'imperméabilité à l'air sont nettement meilleures que les valeurs fournies par le mélange de caout- choucs standards. Le mélange A est déjà de plus de 50 % plus étan- che que le mélange standard dans les gammes au voisinage de C et 50 C. Ces valeurs sont encore améliorées de façon sup- plémentaire, dans le cas du mélange B. On a également indiqué, au voisinage de 70 C, la valeur correspondant à une amélio- ration de plus de 50 pour cent et l'étanchéité au gaz en vis- à-vis de la valeur fournie par la masse de caoutchouc standard. Le tableau 2 montre l'amélioration de la valeur de pression intermédiaire dans la carcasse, sous la forme d'une comparaison entre cette valeur pour le mélange de caout- choucspour la carcasse, conforme à l'invention, et le mélange de coutchouc standard. Tableau 2 Pneumatique Pneumatique 1 Pneumatique 2 Dimensions 195/70 SR 14 195/70 SR 14 Conformation Rallye 340/70 Rallye 340/70 Type Chambre à air Chambre à air Tissu pour la car- casse Rayonne 1840/2 Rayonne 1840/2 Caoutchouc pour la carcasse Standard B Epaisseur de revêtement 1,22 symétrique 1,22 symétrique Couche intérieure I du pneumatique aucune aucune Pression de l'air de service dans le pneumatique (105 Pa)2 2 Pression intermédiaire dans la carcasse en % de la pression de l'air de service 70 52,5 Dans le cas du mélange conforme à l'invention prévu pour la carcasse, la valeur de la pression intermédiaire dans la carcasse est égale encore seulement à 52,5 % de la pression de l'air de service dans le pneumatique, qui est éga- le à 2.105 Pa, à savoir 2.105 Pa x 0,525 = 1,05.105 Pa. Compa- rativement à cela, dans le cas de la masse de caoutchouc stan- dard prévue pour la carcasse et ne comportant aucune couche intérieure, la pression intermédiaire à l'intérieur de la car- casse est toujours égale à 0,7.105 Pa x 2 = 1,4.105 Pa. On connait en soi les mélanges de caoutchoucs contenant un pourcentage assez élevé de styrène. Conformé- ment à la demande de brevet allemand publiée sous le N' 27 37 234 il est connu de disposer une couche d'étanchéité par- ticulière entre la carcasse et l'insert en forme de ceinture. Cette couche d'étanchéité est constituée par un type de copo- lymère styrène-butadiène, dont la teneur en styrène est com- prise de préférence entre 40 et 100 parties en poids pour 100 parties de caoutchouc. Cette couche d'étanchéité apourbutde limiter la propagation de l'humidité. Conformément au brevet allemand N 3 432 148 il est connu, dans le cas d'un mélange de caoutchoucs pour surface de roulement contenant 30 pour cent en poids ou plus d'un copolymère de styrène-butadiène, le reste de la masse de mélange étant formée par du caoutchouc non naturel, de choi- sir, pour le type de copolymère styrène-butadiène SBR, une teneur en styrène allant jusqu'à 20 pour cent en poids et de choisir la teneur en unités de styrène isolée à 40 pour cent pour cent et plus. Ceci favorise la propriété de résistance à l'humidité et une faible résistance au roulement, à des tem- pératures extérieures basses. D'après la demande de brevet allemand mise à l'inspection publique sous le N 11 82 973 il est connu de disposer une couche de caoutchouc dur entre la carcasse et l'insert en forme de ceinture. Ce mélange est constitué par un type de caoutchouc à base de copolymère styrène-butadiène contenant plus de 25 % en poids d'unités de styrène. Ceci per- 1O met d'obtenir une rigidité transversale élevée dans la zone située entre la carcasse et l'insert en forme de ceinture. Au contraire l'invention propose un mélange de caoutchouc utilisable pour la carcasse et qui est très peu perméable à l'air ou limite fortement, en combinaison avec une couche intérieure formée d'un mélange de caoutchouc halo- butyle relativement mince, la perméabilité du pneumatique à l'air. D'autre part, dans le cas du mélange conforme à l'in- vention utilisable pour une carcasse, on prévoit d'utiliser deux types de copolymères styrène-butadiène différents, qui possèdent des teneurs élevées différentes en styrène. De cette manière il est possible de se passer complètement de la cou- che intérieure séparée en halobutyle. De ce fait le mélange de caoutchoucs utilisable pour la carcasse convient également en outre pour assumer seul la fonction d'une très bonne étan- chéité aux gaz. Simultanément on obtient une amélioration grâce au fait que la pression intermédiaire à l'intérieur de la car- casse est plus ou moins fortement réduite grâce à l'utilisa- tion de l'un des mélanges de caoutchoucs conforme à l'inven- tion utilisable pour une carcasse. Ceci est important pour la durée de vie de la carcasse étant donné que de ce fait la pression du gaz est moins élevée et la diffusion exerce de ce fait une influence nettement plus faible. En particulier ceci favorise fortement l'adhérence entre la masse de caout- chouc et les éléments porteurs conférant à la carcasse sa ré- sistance mécanique. D'autre part on obtient des avantages en ce qui concerne les coûts en matières premières; en effet dans le cas de l'utilisation d'une couche seulement très mince de ha- lobutyle, ces couches sont plus faibles et dans le cas o l'on se passe totalement du halobutyle, les économies réalisées sont importantes. D'autre part on peut se passer du traite- ment opératoire difficile du halobutyle. On obtient un nombre beaucoup moins important de défauts et les chutes sont plus faibles, dans le cas de l'utilisation d'un mélange pour car- casse conforme à l'invention. REVENDICATIONS 1. Pneumatique pour véhicule comportant une car- casse formée d'une ou de plusieurs couches, notamment une car- casse radiale, dont les éléments porteurs assurant la résis- tance mécanique sont recouverts par une masse vulcanisable formée d'un mélange de caoutchoucs,et une couche intérieure de caoutchouc constituée par un mélange de caoutchouc vulca- nisable présentant une très faible perméabilité aux gaz, ca- ractérisé en ce que la masse formée du mélange de caoutchoucs de la carcasse est constituée par au moins 20 % en poids d'un copolymère styrène-butadiène (E-SBR ou S-SBR) contenant une teneur assez élevée en styrène et polymérisée en émulsion ou en solution et dans lequel la teneur en styrène lié est éga- le à au moins 30 pour cent en poids, et par 40 pour cent en poids d'un élastomère ou de déchets d'élastomère présentant une bonne adhésivité pour la confection. 2. Pneumatique pour véhicule selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'on utilise un type de copoly- mère styrène-butadiène contenant une teneur assez élevée en styrène et intervenant pour 25 à 60 pour cent en poids. 3. Pneumatique pour véhicule selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on utilise un co- polymère styrène-butadiène type 1500 intervenant pour 20 pour cent en poids et contenant 23,5 pour cent en poids de styrène, et un copolymère styrène-butadiène de type 1013 intervenant pour 40 pour cent en poids et contenant 43 pour cent en poids de styrène, dans le mélange utilisé pour la carcasse. 4. Pneumatique pour véhicule selon les revendi- cations 1 à 3 Drises dans leur ensemble, caractérisé en ce qu'il contient une carcasse exempte de couche intérieure.