Brevet FR2604389A1 — publié le 19880401

L'invention concerne un pneumatique radial comprenant au moins une nappe de couche de carcasse s'ancrant sur deux talons et s'étendant parallèlement à ou à peu près parallèlement à une direction radiale du pneumatique, et elle a trait plus particulièrement à un pneumatique radial à haute résistance, en particulier un pneumatique radial à haute résistance conçu pour être utilisé sur un véhicule lourdde grande dimension, dont l 'endurance est fortement accrue par un perfection- nement apporté au traitement des câblés de la carcasse. Une couche de carcasse, qui constitue l'un des éléments les plus importants d'un pneumatique radial, est composée de câblés de carcasse et d'un revêtement de caoutchouc les recouvrant. Des câblés de polyester sont souvent utilisés à cet effet. La résistance des câblés de polyester est cependant de 44,2 à 61,8 N/tex et est donc relativement basse. En conséquence, un pneumatique monté sur véhicule gros et lourd doit renfermer au moins deux nappes ou plus de carcasse. La couche de carcasse devient donc plus épaisse et provoque un échauffement plus important qui aboutit à une détérioration de 1 'endurance et de la longévité du pneumatique. Par ailleurs, lorsque l'on utilise des câblés d'acier dont la résistance est relativement élevée, une nappe de carcasse peut être appliquée. Mais la diminution de poids du pneumatique en est affectée. On a récemment proposé d'utiliser des câblés de fibres de polyamide aromatique de résistance beaucoup plus élevée que celle des câblés de polyester. Une nappe d'une couche de carcasse ainsi constituée permet à la fois de réduire le poids du pneumatique et d'en améliorer l'endurance. Cependant, les câblés de fibres de polyamide aromatique sont d'une adhérence au revêtement de caoutchouc relativemnt inférieure à celle des câblés de polyester et des câblés d'acier du fait de la structure moléculaire du polyamide aromatique. Il est donc à craindre un problème de séparation entre les câblés de la carcasse et le revê- tement de caoutchouc. De plus, une extrémité de retournement d'une couche de carcasse, retournée autour d'une tringle, met à découvert une face coupée de câblés qui est dépourvue d'adhésifs, de sorte qu'une séparation de retournement par rapport à un revêtement de caoutchouc ou à un enrobage de caoutchouc, apparaît précocement et affecte très fortement l'endurance du pneumatique. Compte tenu de ce qui précède, l'invention a pour objet de proposer une structure de carcasse dans laquelle le problème de la séparation est supprimé et la séparation à une extrémité de retournement des câblés est réduite malgré l'utilisation, pour une couche de carcasse, d'une matière de câblé d'adhérence inférieure à un revêtement de caoutchouc. Des recherches visant à résoudre les problèmes ont fait apparaître les points suivants. Ainsi, lorsque l'on utilise un câblé de grand diamètre, c'est-à-dire de plus de 0,8 mm de diamètre, le degré de pénétration de l'adhésif entre les filaments des fibres est étroitement lié à une séparation engendrée par une concentration de contraintes au voisinage d'une extrémité de retournement d'une couche de carcasse. Lorsque le diamètre d'un câblé croît, la concentration des contraintes au voisinage d'une extrémité de retournement d'un câblé de carcasse croit de plus en plus. En consé- quence,.lorsque la pénétration de l'adhésif entre les filaments des fibres est insuffisante, une détérioration par séparation apparaît au bout de peu de temps. Conformément à l'invention, on restreint tota- lement la détérioration par séparation et la séparation par retournement et on améliore très notablement l'endu- rance du pneumatique en procédant à un traitement des câblés qui permet une pénétration suffisante des adhésifs entre les filaments de fibres. Des câblés de carcasse selon l'invention se présentent de la manière suivante: un filament (fil) initial est torsadé pour former un premier fil torsadé et au moins deux premiers fils torsadés sont torsadés ensemble pour former un fil torsadé final (câblé). Confor- mément à l'invention, les câblés de carcasse sont soumis à un traitement à deux étapes. Ainsi, en premier lieu, un filament (fil) initial est soumis à un traitement et, ensuite, un fil torsadé final (câblé) est également soumis à un traitement. Ce traitement en deux étapes permet une pénétration et une imprégnation suffisantes des adhésifs entre les filaments des fibres et améliore notablement l'adhérence s'opposant à la séparation entre les filaments traités et un revêtement de caoutchouc. Le traitement consiste à utiliser un premier agent de traitement comprenant principalement des composés du type polyépoxyde et un second agent de traitement comprenant principalement une matière du type résorcine- formaline et latex. Plus précisément, un filament (fil) initial est soumis à un traitement au moyen d'un premier agent de traitement constitué principalement de composés du type polyépoxyde ou est soumis à un double traitement par l'utilisation à la fois d'un premier agent de traitement et d'un second agent de traitement constitué principalement une résorcine-formaline et un latex, avant que ce fil soit soumis à une première torsion. Puis le filament (fil) initial est séché à haute température. Après torsion du À filament (fil) initial pour former un premier fil torsadé, au moins deux premiers fils torsadés sont torsadés ensemble pour former un fil torsadé final (câblé). Puis un fil torsadé final (câblé) est soumis à un double traite- ment utilisant un premier agent de traitement et un second agent de traitement afin que l'on obtienne une carcasse conforme à l'invention. Un double traitement est particu- lièrement nécessaire pour un câblé de fibbes de polyamide aromatique afin d'améliorer l'adhérence anti-séparation. Etant donné qu'un polyamide aromatique possède une micro- structure dans laquelle une région cristalline se dévelop- pe en même temps que l'importance de la région non cris- talline diminue, il faut alors qu'une étendue de surface soit activée par des composés du type polyépoxyde. L'indice de torsion est avantageusement de 600 à 1500 pour la première torsion et de 1000 à 2000 pour la torsion finale, en tant que valeur du coefficient de torsion conforme à l'équation suivante: K = T D7p dans laquelle K est le coefficient de torsion T est le nombre de torsions D est la masse linéique nominale p est la masse volumique Un premier agent de traitement est constitué principalement de composés du type polyépoxyde, c'est-à- dire qu'il peut être constitué de composés du type poly- époxyde seuls ou d'un mélange de ces composés et d'isocya- nate séquencé. Des composés du type polyépoxyde sont avanta- geusement des composés ayant au moins plus de deux groupes époxy par molécule, tels que des éthers de glycidyle d'un alcool polyhydroxylique, obtenus par une réaction d'un alcool polyhydroxylique tel que l'éthylèneglycol, le glycérol, le sorbitol, etc., et d'un époxyde contenant un halogène, tel que l'épichlorhydrine, par exemple, un époxyde du type 3,4-époxycyclohexane, du 3,4-époxycyclo- hexanecarboxylate de 3,4-époxycyclohexylméthyle, et l'adipate de bis(3,4-époxy-6-méthylcyclohexylméthyle). L'isocyanate séquencé devant être mélangé à des composés du type polyépoxyde peut être préparé à partir d'un polyisocyanate aromatique tel que le diisocyanato- diphénylméthane, l'isocyanatopolyméthylènepolyphényle, etc. avec un agent bloquant tel qu'un phénol, un imide, un lactame, etc. Un second agent de traitement comprend princi- palement une résorcine-formaline et un latex, c'est-à-dire qu'il peut s'agir d'un mélange d'un condensat primaire de résorcine-formaline et de latex terpolymère de vinyl- pyridine, de styrène et de butadiène, de latex copolymère de styrènebutadiène, etc. La présente invention est avantageusement adaptée à une fibre de polyamide aromatique, mais elle peut également s'appliquer à toute autre matière pour câblé telle qu'une fibre de polyester, de "Nylon", de polyester aromatique, de "Vinylon" (alcool polyvinylique), de rayonne. Des câblés de carcasse conformes à l'invention sont donc soumis à un traitement en deux étapes qui utilise un premier agent de traitement constitué princi- palement de composés du type polyépoxyde ou qui utilise à la fois un premier agent de traitement et un second agent de traitement comprenant principalement une résorcine- formaline et un latex au stade d'un filament primaire (fil), et qui utilise à la fois des premier et second agents de traitement au stade d'un fil torsadé final (câblé), et, ainsi, les adhésifs pénètrent entre les filaments de fibres des câblés de carcasse afin de limiter d'une façon extrême les détériorations par séparation et la séparation aux retournements. En conséquence, l'endu- rance du pneumatique est notablement accrue. En outre, il n'est pas nécessaire de prendre garde à la hauteur de retournement, c'est-à-dire la hauteur comprise entre un talon et une extrémité de retournement d'une couche de carcasse, qui est en relation étroite avec la séparation au retournement, ce qui permet de concevoir aisément une structure de carcasse. De plus, un câblé de grand diamètre, pouvant être utilisé sans détérioration par séparation ni sépara- tion au retournement, permet la mise en oeuvre d'un nombre réduit de nappes et donc une diminution du poids du pneu- matique. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est un graphique donnant la durée de vie en traction en fonction du diamètre des câblés de carcasse. Une fibre d'aramide aromatique d'une masse linéique de 333,3 tex d'un filament initial (fil) a été utilisée dans une forme de réalisation. Un certain nombre de filaments (fils) d'origine ont été séparés les uns des autres et soumis à des premier et second traitements par l'utilisation d'un appareil de traitement conçu pour un traitement thermique individuel. Ainsi, les filaments (fils) d'origine ont été plongés dans le premier agent de traitement et séchés. Puis les filaments (fils) d'origine ont été plongés dans le second agent de traite- ment et également séchés. Les filaments (fils) d'origine ont ensuite été torsadés au moyen d'une machine à torsa- der, à un coefficient de torsion (K) de 913 pour former des premiers fils torsadés. Trois premiers fils torsadés ont ensuite été torsadés à un coefficient de torsion (K) de 1580 pour former des fils torsadés finaux (câblés). 750 bouts du fil torsadé final (câblé) ont été disposés en parallèle les uns aux autres et des duites ont été entrelacées pour former une étoffe de cablés. En utilisant un appareil de traitement conçu pour le traite- ment thermique d'une étoffe de câblés, on a plongé cette étoffe dans le premier agent de traitement et on l'a séchée.Puis l'étoffe a été plongée dans le second agent de traitement et séchée aussi. Ainsi, on a obtenu une étoffe de câblés traités. Un gros pneumatiaue radial du type 1000R20, 14PR, comportant une nappe de couche de carcasse constituée de l'étoffe de câbléstraités,a été fabriqué à titre d'essai. Les tableaux 1 et 2 montrent les résultats d'essais menés dans différentes conditions avec utilisa- tion du premier agent de traitement et du second agent de traitement. Dans les tableaux, la forme de réalisation N 1 est un pneumatique utilisant l'étoffe de câbléstraits conformément aux étapes indiquées ci-dessus. La forme de réalisation N 2 est un pneumatique fabriqué conformément aux mêmes étapes que celles uti- lisées dans la forme de réalisation N 1, sauf que le filament (fil) d'origine a été traité avec le premier agent de traitement et que le fil torsadé (câblé) final sous la forme d'une étoffe de câblés, a été soumis à un double traitement par les premier et second agents de traitement. Des pneumatiques comparatifs 1 et 2 sont identiques aux formes de réalisation en ce qui concerne la matière de câblé, le nombre de torsions, etc., mais ils en diffèrent en ce qui concerne le traitement par immersion comme indiqué dans le tableau 1. Le pneumatique comparatif 3 est le même que celui de la forme de réalisation N 1, sauf que le fila- ment (fil) d'origine et le fil torsadé (câblé) final ont été traités par le second agent de traitement. TABLEAU 1 Premier agent Second agent Nor-.bre ci'étapes de traitement de traitement de traitïrenlt Formoe de réa- double lisation N 1 fil et câblé fil et câblé traitement Forme de réa- lisation N 2 fil et câblé fil ditto Coeparaison N 1 câblé câblé ditto Comparaison premier fil premier fil N 2 torsadé et câblé torsadé et câblé ditto Comparaison traitement N 3 - filet câblé simple TABLEAU 2 Forme de réalisation Comparaison realisation123 1 2 1 2 3 Adhérence 110 110 100 100 80 Résistance à la fatigue 100 105 100 95 90 Durée de vie en traction 250 205 100 110 120 Endurance -145 130 100 105 100 Longueur de séparation 25 65 100 95 95 Les divers essais indiqués dans le tableau 2 ont été menés de la manière suivante. Les valeurs données dans le tableau sont indiquées sous la forme d'un indice, les valeurs liées à la comparaison N 1 étant établies à 100. Plus la valeur de l'indice est élevée, meilleur est le comportement. Cependant, plus la valeur d'indice est basse, meilleur est le comportement en ce qui concerne la longueur de séparation. *Adhérence L'adhérence des câblés sous traction a été mesurée conformément à un essai de traction du type T (norme JIS L 1017, méthode de référence 3.3.1.A). *Résistance à la fatigue On a évalué un coefficient de maintien de résistance des câblés avant et après fatigue par résistance de fatigue au disque (norme JIS L-1017, référence 3.2.2.2). *Durée de vie en traction Elle est destinée à évaluer une séparation à l'arête de coupe des câblés. L'évaluation a consisté à mesurer le temps atteint avant que les câblés soient tirés en dehors d'un bloc de caoutchouc par l'utilisation d'une machine d'essai de fatigue à tractions répétées. *Endurance du pneumatique Cet essai a été mené conformément aux normes "FEDERAL MOTOR VEHICLE SAFETY STANDARDS, FMVSS119" et l'évaluation a été réalisée par mesure du temps atteint avant que les pneumatiques essayés présentent un défaut au moyen d'un essai de roulage sur cylindre à une pression interne de 7,21 daN/cm2 et à la vitesse de 56 km/h, avec un accroissement de la charge au bout d'un temps donné. *Longueur de séparation La longueur de séparation à partir de l'extré- mité de retournement de la carcasse a été mesurée après démontage des pneumatiques essayés, cette séparation étant à l'origine de problèmes lors de l'essai de fatigue ci-dessus. Ainsi qu'il ressort du tableau 2, dans les formes de réalisation de pneumatiques qui ont été soumises à un traitement en deux étapes au stade à la fois du fila- ment (fil) d'origine et du fil torsadé (câblé) final, avec les premier et second agents de traitement, quels que soient les deux types d'agents de traitement qui ont été utilisés respectiverent (forme de réalisation N 1) ou le premier agent de traitement qui a été utilisé sur le filament (fil) d'origine, et le traitement double avec les premier et second agents de traitement, mené sur le fil torsadé (câblé) final, les adhésifs pénètrent bien entre les filaments, de sorte que l'on obtient d'excellents résultats d'adhérence, de résistance à la fatigue, de durée de vie en traction, d'endurance et de longueur de séparation. Par contre, dans le cas du pneumatique de comparaison N 3 qui diffère de la forme de réalisation N 1 uniquement par le nombre d'étapes de traitement, le comportement du pneumatique n'est pas bon, d'o l'on peut conclure qu'un traitement double, faisant appel au premier et second agents de traitement, est meilleur. Sur le dessin annexé, qui montre la relation entre le traitement, le diamètre et la traction, la réduction de la durée de vie en traction tend à augmenter avec le diamètre du câblé. Un câblé traité A, qui a été soumis au traitement en deux étapes au stade à la fois du filament (fil) d'.origine et du fil torsadé (câblé) final, conformément à la présente invention, présente une réduction extrêmement moindre de la durée de vie en traction d'un câblé classique qui a été simplement traité au stade du câblé. Par conséquent, l'effet d'un traitement double et d'un traitement en deux étapes est excellent. Un pneumatique radial utilisant les câblés de carcasse qui ont été doumis au traitement en deux étapes conforme à l'invention présente une adhérence interne des câblés notablement améliorée, ce qui réduit fortement la séparation, ainsi que la séparation au retournement. En conséquence, il est possible d'obtenir efficacement une diminution du poids du pneumatique en réduisant le nombre de nappes de la carcasse grâce à l'utilisation de câblés de plus grand diamètre. REVENDICATIONS 1. Pneumatique radial comprenant au moins une nappe de couche de carcasse ancrée sur deux talons et s'étendant parallèlement à ou à peu près parallèlement à une direction radiale du pneumatique, ce dernier étant caractérisé en ce que des câblés de la couche de carcasse sont formés par torsion de filaments (fils) d'origine, afin de former des premiers fils torsadés et par torsion d'au moins deux premiers fils torsadés pour former des fils torsadés (câblés) finaux, lesdits câblés de carcasse étant soumis à un traitementen deux étapes dans lequel les filaments (fils) d'origine sont soumis à un traitement au moyen d'un premier agent de traitement comprenant principalement des composés du type polyépoxyde, ou sont soumis à un double traitement par l'utilisation d'un premier agent de traitement et d'un second agent de trai- tement comprenant principalement une résorcine-formaline et un latex, et sont séchés à haute température, lesdits fils torsadés (câblés) finaux étant soumis à un double traitement par lesdits premier et second agents de traitement. 2. Pneumatique radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que les câblés de carcasse sont consti- tués de fibres de polyamide aromatique. 3. Pneumatique radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que les câblés de carcasse sont formés de façon à présenter un indice de torsion de 600 à 1500 pour les premiers fils torsadés-et de 1000 à 2000 pour les fils torsadés finaux, cette valeur désignant le coefficient de torsion conformément à l'équation suivante: K = T D dans laquelle K est le coefficient de torsion T est le nombre de torsions D est la masse linéique nominale p est la masse volumique 4 Pneumatique radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier agent de traitement comprend un composé du type polyépoxyde, seul. 5. Pneumatique radial selon la revendication 1, caractérisé en-ce que le premier agent de traitement comprend un mélange d'un composé du type polyépoxyde et d'un isocyanate séquencé. 6. Pneumatique radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composé du type polyépoxyde est un composé ayant au moins plus de deux groupes époxy par molécule. 7. Pneumatique radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second agent de traitement est un mélange d'un condensat primaire de résorcine-formaline et d'un latex terpolymère de vinylpyridine, de styrène et de butadiène. 8. Pneumatique radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que la second agent de traitement est un mélange d'un condensat primaire de résorcine-formaline et d'un latex copolymère de styrène et de butadiène.