Brevet FR2618380A1 — publié le 19890127

La présente invention concerne un procédé de fabrication de pneumatiques radiaux pour automobiles. On sait déjà que le niveau d'uniformité repré- senté par la variation de force radiale (VFR) de pneuma- tiques radiaux pour automobiles, qui influe sur la géné- ration de bruit ou de vibrations pendant le déplacement des automobiles à grande vitesse, varie en fonction d'une déformation qui se produit lors de la vulcanisation dans la partie de raccordement,. formée par superposition des deux extrémités d'une couche de renforcement de ceinture, pendant la fabrication des pneumatiques. Plus précisément, dans un pneumatique radial composé d'une partie de roule- ment, de parois latérales, de bourrelets, d'une carcasse, d'une ceinture et d'au moins une couche de renforcement des couches de ceinture, la couche de renforcement de ceinture est disposée entre la ceinture et la partie de roulement, aux extrémités de la ceinture, de façon à couvrir une partie de bord à chaque extrémité des cou- ches de ceinture sur toute la circonférence du pneumati- que. On superpose deux parties d'extrémités longitudina- les de la couche de renforcement de ceinture, l'une sur l'autre, pour former un raccordement comme indiqué plus haut, ce qui a un effet non seulement sur les caractéris- tiques de renforcement de la couche de ceinture mais éga- lement sur l'uniformité du pneumatique et engendre un bruit ou une vibration lors du déplacement à grande vi- tesse des automobiles. Les inventeurs de la présente invention se sont intéressés à la technique de durcissement du caout- chouc au moyen d'un rayonnement d'électrons, comme proposé dans le brevet US n 4 221 253,et ils ont effectué des études poussées pour établir un procédé de fabrication de pneumatiques radiaux qui utilise la technique ci- dessus de durcissement du caoutchouc et peut éviter la diminution d'uniformité qui risque d'être engendrée par la partie de raccordement des couches de renforcement de ceinture, afin d'aboutir avec succès à la présente in- vention. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pneumatiques radiaux pour automobiles, suivant lequel on peut empêcher la largeur en chevau- chement des parties d'extrémité mutuellement superposées de la couche de renforcement de ceinture dans la partie de raccordement de subir une variation sensible avant et après vulcanisation,de sorte qu'on peut obtenir un pneu- matique radial pour automobile qui a un niveau d'uniformi- té satisfaisant et qui n'engendre pas de bruit et de vi- bration lors du déplacement à grande vitesse. Conformément à la présente invention, cet ob- jectif est atteint par un procédé du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'on prépare la couche de renforcement de ceinture dans un état de réticulation partielle, par exposition à un rayonnement ionisant. D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée ci-après de ses modes préférés de réalisation, non li- mitatifs, avec référence aux dessins annexés dans les- quels: Fig. 1 est une coupe d'une moitié d'un pneuma- tique radial pour automobile fabriqué conformément au procédé de la présente invention; Fig. 2a et 2b sont des coupes partielles illus- trant la partie de raccordement d'une couche de renforce- ment de ceinture d'un pneumatique usuel,avant et après vulcanisation, respectivement; et Fig. 3 est une courbe illustrant le niveau d'uniformité du pneumatique. Comme représenté sur la figure 1, dans un pneu- matique radial constitué d'une partie de roulement 1, de deux parois latérales 2, de deux bourrelets 3, d'une car- casse 4 comprenant au moins une couche de carcasse dispo- sée radialement entre les deux bourrelets 3, une ceinture et au moins une couche de renforcement de ceinture (dans l'exemple illustré, des couches 6a et 6b) pour les couches de la ceinture 5, les couches 6a et 6b de renfor- cement de ceinture sont placées entre la ceinture 5 et la couche de roulement 1,aux extrémités respectives de la ceinture 5,et elles recouvrent la largeur prescrite aux extrémités respectives des-couches de la ceinture 5, sur toute la circonférence du pneumatique. Comme représenté sur la figure 2a, les extrémi- tés longitudinales de la couche de renforcement de ceintu- re 6a (6b) sont ensuite placées en chevauchement mutuel pour former une partie de raccordement -7 ayant la largeur de recouvrement prescrite Wl, et les parties d'extrémité sont jointes et fixées ensemble dans cet état avant vul- canisation. Comme on le voit également sur la figure 2a, la couche de renforcement de ceinture 6a (6b) est compo- sée d'une couche de renforcement en corde 8 et de couches de caoutchouc non vulcanisé 9 recouvrant extérieurement la couche de corde 8. On superpose, sur toute la circon- férence de la ceinture 5 et de la couche de renforcement de ceinture 6a (6b) comportant les couches de revêtement 9 en caoutchouc non vulcanisé, la partie de roulement 1 constituée d'un caoutchouc non vulcanisé et on prépare un pneumatique cru dans un moule de fabrication de pneu- matique. Le pneumatique cru ainsi formé est vulcanisé par application de chaleur et de pression, à partir de l'intérieur du moule, pour obtenir un pneumatique final. Lorsqu'il est soumis à la pression et à la chaleur comme indiqué ci-dessus, le pneumatique cru se dilate radiale- ment vers l'extérieur et le caoutchouc non vulcanisé se ramollit et flue, du fait de l'élévation de température, et il se fixe par pression sur la surface intérieure du moule. Il se produit ensuite une contraction thermique de la couche de renforcement de corde 8 dans la partie de raccordement 7 dans laquelle les extrémités longitu- dinales de la couche de renforcement de ceinture 6a (6b) sont en chevauchement, de sorte que la largeur de la par- tie de raccordement 7, qui était W1 avant la vulcanisation comme indiqué sur la figure 2a, diminue à une valeur W2 après la vulcanisation comme illustré sur la figure 2b. Lorsque la largeur de la partie de raccordement 7 de la couche de renforcement de ceinture 6a (6b) diminue comme décrit ci-dessus, le niveau d'uniformité (VPR) du pneumatique vulcanisé diminue. Si la largeur W1 de la partie de raccordement avant vulcanisation est insuffi- sante, il peut même arriver que la largeur W2 de la par- tie de raccordement devienne nulle après vulcanisation et la couche de renforcement de ceinture 6a (6b) ne rem- plit plus de fonction de renforcement. Le niveau d'uniformité (VFR) décrit ici pour les pneumatiques est déterminé par gonflage d'un pneuma- tique fini à la pression de gonflage prescrite, montage de l'axe de rotation du pneumatique parallèlement à l'axe de rotation d'un tambour rotatif en acier, et pressage du pneumatique avec la charge prescrite perpendiculaire- ment au tambour. Le niveau d'uniformité-est représenté par la variation de la charge dans la direction perpendi- culaire, produite sur l'arbre de rotation du tambour, cette variation représentant la caractéristique d'unifor- mité de la charge dans la direction circonférentielle du pneumatique. Avec référence à la figure 3, si la dif- férence 4P20 entre le pic supérieur P23 et le pic infé- rieur P24 de la courbe 22 de variation de charge augmente, cela signifie que la variation de force radiale VFR est plus grande et que la qualité du pneumatique diminue. Si on monte des pneumatiques ayant une grande valeur VFR sur une automobile et si on conduit ensuite l'automobile à grande vitesse, des inconvénients de bruit ou de vibra- tion tendent à se produire. La présente invention est caractérisée en ce que, dans la fabrication d'un pneumatique par stratifi- cation des éléments constitutifs,tels que bande de roule- ment, parois latérales, bourrelets, carcasse, ceinture placée entre la carcasse et la bande de roulement, et couche de renforcement de la ceinture, tous ces éléments étant à l'état non vulcanisé, puis par moulage et vulca- nisation, on prépare la couche de renforcement de ceinture dans un état partiellement durci par exposition à un ra- yonnement ionisant. Pour les besoins de la présente invention, bien que le rayonnement ionisant puisse être un rayonne- ment d'électrons ou des rayons Y, on utilise de préfé- rence un rayonnement d'électrons. Le caoutchouc pour la composition caoutchouteuse utilisable pour ou dans la présente invention est -avanta- geusement un caoutchouc naturel ou un caoutchouc de type diène. On peut incorporer dans la composition caout- chouteuse tout additif habituellement mélangé aux composi- tions de caoutchouc pour fabrication de pneumatiques, tel que soufre,accélérateurs de vulcanisation, agents de ren- forcement, charges, plastifiants, anti-oxydants, etc. On prépare la couche de renforcement de ceinture, au moyen de la composition de caoutchouc et de cordes de renforcement comprenant des fibres organiques telles que nylon, fibres de polyester et fibres d'aramide du type "Kevlar" fourni par Du Pont. Conformément à la présente invention, il est nécessaire de soumettre préalablement la couche de renfor- cement de ceinture à une irradiation d'ionisation, puis de superposer la couche de renforcement de ceinture aux autres éléments constitutifs du pneumatique ou, plus pré- cisément, à la couche de ceinture et de mouler le stra- tifié résultant pour obtenir un pneumatique cru qui est vulcanisé par chauffage sous pression dans un moule de vulcanisation. Plus précisément, conformément à l'in- vention, on utilise pour la couche de renforcement de ceinture un élément qui est soumis préalablement à une irradiation ionisante et dont la vitesse de vulcanisation de la composition de caoutchouc qu'il contient est ainsi réglée, de sorte qu'on peut éviter ou supprimer le chan- gement indésirable de la largeur de la partie de raccor- dement lors de la vulcanisation et du moulage du pneuma- tique cru. Bien que les conditions pour l'irradiation par le rayonnement ionisant, en particulier un rayonnement d'électrons,de la couche de renforcement de ceinture puissent varier plus ou moins en fonction par exemple de la formulation de la composition caoutchouteuse dans la couche de renforcement de ceinture ainsi que de la forme, de l'épaisseur et autres caractéristiques de la couche de renforcement de ceinture, on effectue de préférence l'irradiation à une tension d'accélération d'au moins kV et à une dose absorbée de rayonnement ionisant com- prise entre 2 et 10 Mrad. Si la tension d'accélération et la dose absorbée n'atteignent pas les plages respecti- ves préférées ci-dessus, il devient difficile d'éviter ou de supprimer la variation de largeur de la partie de raccordement avant et après la vulcanisation et on ne peut pas alors obtenir une amélioration du niveau d'uniformité (VFR). Par contre, si la tension d'accélération et la do- se absorbée dépassent les plages respectives préférées ci-dessus, les propriétés physiques du caoutchouc dans la couche de renforcement de ceinture tendent à se dégrader. La pression intérieure dans la vessie, placée dans le moule dans lequel le pneumatique cru, dont la ceinture est renforcée par la couche de renforcement de ceinture, est vulcanisé par chauffage sous pression, doit de préférence être au moins de 10 daN/cm2. Il se produit une diminution de la largeur de la partie de raccordement, du fait de la vulcanisation, car les cordes de renforce- ment peuvent subir une contraction thermique lorsque le revêtement de caoutchouc devient fluide dans la partie de raccordement au moment de la vulcanisation. Par consé- quent, lorsqu'on rend difficile le fluage du revêtement de caoutchouc dans la partie de raccordement, grâce à sa réticulation partielle préalable par exposition à un rayonnement d-'électrons,on peut obtenir un transfert plus efficace,à la partie de raccordement,de la force de retenue de la partie de raccordement entre le moule et la vessie, de sorte que la réduction de largeur de la partie de raccordement au moment de la vulcanisation peut être évitée. D'autre part, dans ou pour la présente inven- tion, la dose absorbée précitée ou, plus particulièrement, la dose absorbée de rayonnement d'électrons est déterminée à l'aide de triacétyl cellulose FTR-125 (un produit de Fuji Photo Film Co., Ltd, Japon), qui est fixée aux sur- faces de feuillesde caoutchouc. On décrit maintenant la présente invention de façon plus détaillée, en relation à des exemples et à des exemples comparatifs. EXEMPLES 1 à 5 et Exemples Comparatifs 1 à 4: On prépare une composition caoutchouteuse par pétrissage et broyage d'un mélange ayant la formule ci- après, dans un mélangeur Bumbury type B: caoutchouc naturel 50 parties SBR (caoutchouc styrène-butadiène) 30 parties BR (caoutchouc butadiène) 20 parties noir de carbone (GPF) 60 parties huile 5 parties soufre 3 parties accélérateur de vulcanisation 1;5 partie Toutes les parties indiquées ci-dessus s'entendent en poids. On prépare une couche de renforcement de ceintu- re par revêtement de cordes de renforcement en nylon avec la composition caoutchouteuse obtenue ci-dessus. On procède à l'irradiation de la couche de ren- forcement de ceinture avec un rayonnement d'électrons, à des valeurs de dose absorbée indiquées dans le tableau 1 ci-dessous, puis on procède au laminage de chaque cou- che de renforcement de ceinture sur la ceinture, suivi par le laminage des autres éléments constitutifs pour préparer des pneumatiques crus ayant une structure comme représenté sur la figure 1. On vulcanise les pneumatiques crus dans un moule de vulcanisation, dans différentes conditions de vulcani- sation indiquées également dans le tableau 1 ci-après, pour obtenir des pneumatiques terminés respectifs ayant une dimension de 195/60R14. On détermine le niveau d'uni- formité (VFR) de chaque pneumatique fini et les résultats de ces déterminations'sont reportés dans le tableau 1. ? TABLEAU 1 Pression inté- Dose Indice VFR rieure vessie absorbée (daN/cm2) (Mrad) (%) Exemple comparatif: 1 5 0 102 2 5 4 100 3 10 0 100* Exemple: 1 10 4 90 Exemple comparatif: 4 20 0 99 Exemple: 2 20 2 87 3 20 4 79 4 20 8 72 5 20 12 * = standard Dans le tableau 1 ci-dessus, les valeurs VFR sont des coefficients lorsqu'on prend pour valeur 100 (standard) la valeur trouvée pour le pneumatique de l'exemple comparatif 3. Une valeur plus petite correspond à une valeur VFR plus avantageuse. Le tableau -1 montre que les pneumatiques compor- tant une couche de renforcement de ceinture soumise à une rëticulation partielle par l'irradiation ionisante ont une valeur VFR relativement petite et donc une uniformité satisfaisante. On voit également que la pression interne de la vessie au moment de la vulcanisation doit de préfé- rence être d'au moins 10 daN/cm2. En outre, en plus du rayonnement d'électrons, des ondes électromagnétiques de faible longueur d'onde, telles que des rayons t, conviennent également pour fournir le même résultat que le rayonnement d'électrons. Comme décrit ci-dessus, conformément au procédé de la présente invention, on soumet préalablement une couche de renforcement de ceinture,pour ou dans des pneu- matiques radiaux d'automobiles,à une irradiation d'élec- trons et le procédé procure ainsi effectivement une solu- tion au problème de la diminution d'uniformité dont la cause est liée à la partie de raccordement dans laquelle les extrémités de la couche de renforcement de ceinture se chevauchent, sans modifier sensiblement les opérations usuelles de fabrication des pneumatiques. Conformément au procédé de l'invention, on évite des opérations difficiles, telles que l'exééution préalable d'une jonction au moyen d'un adhésif à l'endroit du raccordement, l'exécution à cet endroit d'une cou- ture et/ou l'exécution d'un revêtement d'un agent de vul- canisation, qui sont habituellement effectuées comme mo- yen de suppression de la réduction d'uniformité due à la partie de raccordement comme décrit plus haut (voir par exemple la publication n 611817162 de demande de modèle d'utilité japonais). En conséquence, grâce à l'invention, on peut fabriquer les pneumatiques avec un rendement de production élevé. De plus, il n'est plus nécessaire de veiller à ce que la partie de raccordement ne devienne pas trop rigide, ce qui est le cas lorsque la partie de raccordement est revêtue avec un adhésif ou lorsqu'on effectue une couture'à l'endroit du raccordement. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, sans sortir du cadre de celle-ci. 1 1 Revendications 1. Procédé de fabrication de pneumatiques ra- diaux pour automobiles, qui comprend la stratification d'une partie de roulement (1), de deux parois latérales (2), de deux bourrelets (3), d'une carcasse (4) compor- tant au moins une couche de carcasse disposée entre les deux bourrelets,d'une ceinture (5) disposée entre la par- tie de roulement et la carcasse,et d'une couche de ren- forcement de ceinture (6a,6b) pour renforcer la ceinture, tous ces éléments étant à l'état non vulcanisé, puis le moulage et la vulcanisation du stratifié résultant, caractérisé en ce qu'on prépare la couche de renforce- ment de ceinture (6a,6b) dans un état de réticulation partielle, par exposition à un rayonnement ionisant. 2. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le rayonnement ionisant est un rayon- nement d'électrons, l'irradiation étant effectuée à une tension d'accélération d'au moins 100 kV et à une dose absorbée de rayonnement d'électrons comprise entre 2 et Mrad. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le stratifié à l'état non vulcanisé est moulé et vulcanisé dans un moule dans lequel la pres- sion interne d'une vessie est réglée à une valeur d'au moins 10 daN/cm2.