Brevet FR2984230A1 — publié le 20130621

[0001] La présente invention est relative aux pneumatiques munis d'une bande de roulement. [0002] Un objectif constant des manufacturiers de pneumatique est d'améliorer l'adhérence des pneumatiques sur sol mouillé sans dégrader les performances des 5 pneumatiques telles que le comportement, la résistance à l'usure et la résistance au roulement. [0003] Pour obtenir des performances satisfaisantes en roulage notamment sur chaussée mouillée, il est connu de pourvoir une bande de roulement d'un pneumatique avec une sculpture formée par des éléments de sculpture séparés les uns des autres par des 10 découpures (rainures de largeur moyenne supérieure ou égale à 2 mm et/ou incisions de largeur moyenne inférieure à 2 mm, ces découpures étant obtenues par exemple par moulage. Les éléments de sculpture ainsi formés comprennent une face de contact destinée à venir en contact avec la chaussée pendant le roulage et des faces latérales délimitant également les découpures ; l'intersection de chaque face latérale avec la face de contact 15 forme une arête facilitant le contact du pneumatique avec la chaussée et notamment lorsque celle-ci est mouillée. Plus généralement, on définit une arête comme la limite géométrique de contact d'un élément de sculpture avec le sol en roulage. [0004] Par éléments de sculpture, on distingue des éléments ne faisant pas le tour complet du pneumatique (blocs) et des éléments faisant le tour complet (nervures). Par 20 ailleurs, les éléments de sculpture peuvent comporter une ou plusieurs incisions pour former des arêtes supplémentaires, chaque incision pouvant ou non déboucher sur au moins une face latérale de l'élément de sculpture. Par définition, une incision est l'espace délimité par deux faces principales en vis-à-vis distantes l'une de l'autre d'une largeur inférieure à 2 mm. 25 Description brève de l'invention [0005] L'invention a pour objet un pneumatique comprenant une bande de roulement comportant un feutre, caractérisé en ce que les fibres du feutre sont des fibres choisies dans le groupe des fibres textiles, des fibres minérales et leurs mélanges. P10-2774 FR -2 [0006] La demanderesse a découvert de façon très surprenante que la présence d'un tel feutre en contact avec un sol de roulement mouillé permet d'améliorer de façon sensible l'adhérence du pneumatique sur ce sol mouillé. [0007] Selon un premier mode de réalisation, le feutre peut constituer une partie des faces de contact des éléments de sculpture de la bande de roulement du bandage pneumatique. [0008] Avantageusement, le feutre peut constituer la face de contact d'au moins une nervure circonférentielle de la bande de roulement. [0009] Selon un autre mode de réalisation, le feutre constitue la face de contact d'au moins un ensemble d'éléments de sculpture disposés axialement. [0010] Avantageusement, le feutre peut constituer l'ensemble de la bande de roulement du bandage pneumatique. [0011] Selon un autre mode de réalisation, le feutre peut constituer une partie d'un élément de sculpture de la bande de roulement. [0012] Cet élément de sculpture peut être une nervure circonférentielle ou un bloc. [0013] Avantageusement, le feutre constitue une partie d'au moins un ensemble de blocs de la bande de roulement disposés axialement. [0014] Avantageusement, la densité apparente du feutre est supérieure à 0,15 et de préférence 0,25. En dessous de 0,15, la cohésion du feutre devient insuffisante pour une 20 application dans une bande de roulement de pneumatique. [0015] L'invention concerne plus particulièrement les pneumatiques destinés à équiper des véhicules sans moteur tels que les bicyclettes, ou des véhicules à moteur de type tourisme, SUV ("Sport Utility Vehicles"), deux roues (notamment motos), avions, comme des véhicules industriels choisis parmi camionnettes, « poids-lourd » - c'est-à-dire métro, 25 bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route tels qu'engins agricoles ou de génie civil -, autres véhicules de transport ou de manutention. P10-2774 FR -3 Description détaillée de l'invention [0016] Dans la présente description, sauf indication expresse différente, tous les pourcentages (%) indiqués sont des % en masse. [0017] D'autre part, tout intervalle de valeurs désigné par l'expression « entre a et b » représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c'est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l'expression « de a à b » signifie le domaine de valeurs allant de a jusqu'à b (c'est-à-dire incluant les bornes strictes a et b). [0018] Par « pce », on entend : partie en poids pour cent parties d'élastomère. [0019] On entend par l'expression composition « à base de », une composition comportant le mélange et/ou le produit de réaction des différents constituants utilisés, certains de ces constituants de base étant susceptibles de, ou destinés à, réagir entre eux, au moins en partie, lors des différentes phases de fabrication de la composition, en particulier au cours de sa fabrication et de sa réticulation ou vulcanisation. Mesures et tests utilisés : Mesure du coefficient de frottement [0020] Les mesures de coefficient de frottement dynamique ont été réalisées selon une méthode identique à celle décrite par L. Busse, A. Le Gal, et M. Küppel (Modelling of Dry and Wet Friction of Silica Filled Elastomers on Self-Affine Road Surfaces, Elastomere Friction, 2010, 51, p. 8). Les éprouvettes sont réalisées par moulage suivi d'une vulcanisation d'un support caoutchouteux carré (50mmx50mm) de 6 mm d'épaisseur recouvert de feutre d'épaisseur 2 mm avant cuisson. Cette épaisseur varie pendant la cuisson et atteint à titre d'exemple 1,4 mm dans le cas du feutre PLB40 de la société Laoureux. Après fermeture du moule, celui-ci est placé dans une presse à plateaux chauffants à 150°C pendant 50 minutes à une pression de 16 bars. Le sol utilisé pour réaliser ces mesures est une carotte prélevée sur un sol routier réel en béton bitumineux de type BBTM (norme NF P 98-137). Pour éviter les phénomènes de démouillage et l'apparition de forces d'adhésion parasites entre le sol et le matériau, le système sol+éprouvette est immergé dans une solution aqueuse à 5% d'un agent tensio-actif (Sinnozon - numéro CAS : 25155-30-0). La température de la solution aqueuse est régulée P10-2774 FR -4 à l'aide d'un bain thermostatique. L'éprouvette est soumise à un mouvement de glissement en translation parallèlement au plan du sol. La vitesse de glissement Vg est fixée à 0.03 m/sec. La contrainte normale appliquée an est de 100 kPa. Ces conditions sont décrites ci-après par « conditions de sol mouillé ». On mesure en continu la contrainte tangentielle at opposée au mouvement de l'éprouvette sur le sol. Le rapport entre la contrainte tangentielle at et la contrainte normale an donne le coefficient de frottement dynamique t. Les valeurs indiquées dans le tableau ci-dessous sont les valeurs de coefficient de frottement dynamique, obtenues en régime permanent après stabilisation de la valeur de la contrainte tangentielle at. Feutre [0021] Le bandage pneumatique selon l'invention a pour caractéristique essentielle de comporter une bande de roulement avec un feutre constitué de fibres choisies dans le groupe des fibres textiles, des fibres minérales et de leurs mélanges. [0022] La présence de ce feutre permet d'améliorer de façon sensible l'adhérence du pneumatique sur un sol mouillé. [0023] Dans ce qui suit, on entend par « feutre » ou « intissé » de fibres, tout produit manufacturé constitué d'un voile, d'une nappe ou d'un matelas de fibres, qu'elles soient réparties directionnellement ou par hasard, et dont les fibres sont enchevêtrées ou entremêlées tridimensionnellement [0024] Les modes de fabrication de tels feutres sont bien connus, notamment par aiguilletage ou foulage. [0025] Les fibres du feutre peuvent être choisies parmi des fibres textiles d'origine naturelle, par exemple, dans le groupe des fibres de soie, de coton, de bambou, de cellulose, de laine et de leurs mélanges. [0026] Des exemples de feutres de laine sont les feutres « PLB » et « MLB » de la société Laoureux. Ces feutres sont commercialisés avec une densité apparente variable entre 0,20 et 0,44. [0027] Les fibres du feutre peuvent aussi être choisies dans le groupe des fibres textiles synthétiques, par exemple de polyester, de polyamide, de carbone, d'aramide, de P10-2774 FR -5 polyéthylène, de polypropylène, de polyacrylonitrile, de polyimide, de polysulfones, de polyether sulfones, de polyurethannes, d'alcool polyvinylique et leurs mélanges. [0028] Les fibres de polyester du feutre peuvent avantageusement être choisies dans le groupe des fibres de polyéthylène téréphtalate (PET - Dacron Invista inc.), de polybutylène 5 téréphtalate (PBT), de polyéthylène naphtalate (PEN) et de leurs mélanges. [0029] A titre d'exemple de feutres constitués de fibres aramides, on peut citer les feutres réalisés avec des fibres de Nomex® (fibres méta-aramide : poly(mphénylèneisophtalamide), de sigle MPD-I) de la société Du Pont de Nemours. [0030] Les fibres du feutre peuvent encore être choisies dans le groupe des fibres 10 minérales, par exemple des fibres de verre et de basalte. [0031] Les feutres peuvent être indifféremments composés de plusieurs types de fibres d'un même groupe ou de groupes différents tels que précédemment décrits. Description des figures [0032] Les figures annexées illustrent des modes de réalisation d'une bande de 15 roulement de bandage pneumatique incorporant un feutre : - la figure 1 présente une vue en coupe axiale illustrant un premier mode de réalisation d'une bande de roulement d'un bandage pneumatique incorporant un feutre ; - la figure 2 présente un second mode de réalisation d'une bande de roulement d'un bandage pneumatique incorporant un feutre ; 20 - la figure 3 présente un troisième mode de réalisation d'une bande de roulement d'un bandage pneumatique incorporant un feutre ; - la figure 4 présente un quatrième mode de réalisation d'une bande de roulement d'un bandage pneumatique incorporant un feutre ; - la figure 5 présente, en vue de dessus et de façon très schématique, une partie de bande 25 de roulement dont plusieurs blocs incorporent un feutre. Exemples de réalisation de l'invention [0033] Sur les figures, on a représenté des axes X, Y, Z orthogonaux entre eux correspondant aux orientations habituelles circonférentielle (X), axiale (Y) et radiale (Z) d'un pneumatique. P10-2774 FR -6 [0034] On entend par « orientation sensiblement circonférentielle » une orientation moyenne ne s'écartant pas de plus de cinq degrés de la direction circonférentielle X. [0035] On a représenté à la figure 1 un pneumatique selon un mode de réalisation de l'invention désigné par la référence générale 1. De façon classique, le pneumatique 10 5 comprend un sommet S prolongé par deux flancs F et deux bourrelets B. [0036] Deux tringles 12 sont noyées dans les bourrelets B. Les deux tringles 12 sont agencées symétriquement par rapport à un plan radial médian M du pneumatique. [0037] Chaque tringle 12 est de révolution autour d'un axe de référence. Cet axe de référence, sensiblement parallèle à la direction Y, est sensiblement confondu avec un axe 10 de révolution du pneumatique. [0038] Le pneumatique 1 comprend également une armature de carcasse 30 dont les extrémités sont enroulées autour des tringles 12. L'armature de carcasse dans l'exemple représenté comprend une ou plusieurs nappes de renforts textiles orientés sensiblement radialement. 15 [0039] Le sommet S comprend une bande de roulement 14, munie de sculptures 18 et 20, séparées par des découpures ou rainures 22 et 24, ainsi qu'une armature de sommet 26 usuelle. Les deux rainures 24 entourent la sculpture centrale 20 qui est une nervure circonférentielle. [0040] La partie radialement extérieure et la face de contact de la nervure 20 circonférentielle 20 sont constituées par un feutre 28 qui s'étend circonférentiellement sur toute la périphérie de la bande de roulement du bandage pneumatique. [0041] La figure 2 présente une coupe axiale d'un bandage pneumatique 2 similaire à celui de la figure 1 selon un autre mode de réalisation de l'invention. Dans cette coupe axiale, l'ensemble des éléments de sculptures ou blocs 54, 56, 58, 60, 62 de la bande de 25 roulement 14 du bandage pneumatique est constitué par un feutre 64. Ce feutre s'étend axialement et circonférentiellement sur l'ensemble du sommet du bandage pneumatique. Une sous-couche caoutchouteuse (non représentée) peut être disposée entre le feutre et l'armature de sommet. P10-2774 FR -7 [0042] La figure 3 présente une coupe axiale d'un bandage pneumatique 3 similaire à celui de la figure 1 selon un autre mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, une cavité 29 est remplie par un feutre 280. La cavité 29 s'étend circonférentiellement de façon continue ou non. [0043] La figure 4 présente une coupe axiale d'un bandage pneumatique 4 similaire à celui de la figure 2 seln un autre mode de réalisation de l'invention. La bande de roulement de ce pneumatique 4 comporte une pluralité de cavités 540, 560, 580 ; 600 et 620 disposées dans des blocs placés axialement les uns par rapport aux autres. Chaque cavité est remplie par un feutre 640. Les cavités d'étendent circonférentiellement sur une distance comprise entre 5 et 30 mm. Le nombre de cavités dans la direction circonférentielle est de l'ordre de 10 à 20. Ce nombre est tel que dans des conditions usuelles de roulage, au moins un ensemble axial de blocs comportant des cavités avec des feutres se trouve en permanence dans l'aire de contact. [0044] La figure 5 est une vue de dessus partielle et très schématique d'unebande de roulement selon un mode de réalisation procha de celui de la figure 4. La bande de roulement 14 comporte une surface de roulement 5 et un ensemble de blocs 6 délimités par des rainures circonférentielles 7 et axiales 8. Les blocs 6 comportent un feutre 6.2 disposé entre deux parties caoutchouteuses 6.1. Dans ce mode de réalisation et contrairement au mode de réalisation illustré à la figure 4, les feutres 6.2 constituent une partie des faces latérales des blocs 6. [0045] Les ébauches de ces bandages pneumatiques sont réalisées de façon usuelle par empilage successif des différents éléments du bandage. Les bandes de feutre peuvent être disposées circonférentiellement ou axialement ou encore dans des cavités. Puis on met en place l'ébauche dans le moule de vulcanisation et l'on effectue classiquement le moulage de la bande de roulement lors de la fermeture du moule suivi de la vulcanisation de l' ébauche. Essais [0046] Le coefficient de frottement d'éprouvettes constituées d'une part d'un mélange usuel de bande de roulement de bandage pneumatique et d'autre part de feutre de laine, de 30 référence PLB40 de la société Laoureux, a été déterminé dans les conditions P10-2774 FR -8 précédemment décrites. Les résultats présentés ci-dessous sont présentés en base 100 : une valeur arbitraire de 100 est donnée pour le coefficient de frottement du témoin, un résultat supérieur à 100 indiquant une meilleure performance en adhérence. [0047] La composition du mélange témoin de bande de roulement (A) est présentée dans le tableau 1 ci-dessous. Tableau 1 Composition A (pce) SBR (1) 40 SBR (2) 60 Silice (3) 90 Agent de couplage (4) 7.5 Noir de carbone (5) 4 Plastifiant liquide (6) 20 Résine (7) 20 Cire anti-ozone 1.5 Agent anti-oxydant (8) 2 DPG (9) 1.5 ZnO (10) 2.75 Acide stéarique(11) 2 CBS (12) 2.1 Soufre 1.4 (1) SBR solution (taux exprimés en SBR sec : 41% de styrène, 24 % des motifs polybutadiène en 1-2 et 51% des motifs polybutadiène en 1-4 trans (Tg = - 25°C) ; (2) SBR solution (taux exprimés en SBR sec : 29% de styrène, 5 % des motifs polybutadiène en 1-2 et 80% des motifs polybutadiène en 1-4 trans (Tg = - 56°C) ; (3) Silice (« Zeosil 1165MP » de la société Rhodia) ; (4) agent de couplage TESTP (« Si69 » de la société Degussa) ; (5) Noir de carbone N234 ; (6) Huile TDAE « Vivatec 500 » de la société Hansen & Rosenthal ; (7) Résine C5/C9 « CrayValley Wingtack » de la société STS ; (8) N-1,3-diméthylbutyl-N-phénylparaphénylènediamine (« Santoflex 6-PPD » de la société Flexsys) ; (9) DPG = Diphénylguanidine (« Perkacit DPG » de la société Flexsys) ; (10) oxyde de zinc (grade industriel - société Umicore) ; (11) stéarine (« Pristerene » de la société Uniquema) ; (12) N-cyclohexyl-2-benzothiazyl-sulfénamide (« Santocure CBS » de la société Flexsys). [0048] Les mesures du coefficient de frottement dynamique ont été réalisés dans des conditions de sol mouillé, à une vitesse de glissement de 0,03 m/s, sous une pression P10-2774 FR -9 normale de 1 bar et à trois températures (5, 25 et 45°C). Les résultats sont présentés dans le tableau 2. Tableau 2 Température (°C) 5 25 45 Témoin 100 100 100 Feutre PLB40 109 126 177 [0049] Les résultats présentés au tableau 2 mettent en évidence que les éprouvettes constituées de feutre de laine pur permettent une amélioration notable de l'adhérence sur sol mouillé, particulièrement aux températures élevées. P10-2774 FR REVENDICATIONS1. Bandage pneumatique avec une bande de roulement comportant un feutre, caractérisé en ce que les fibres dudit feutre sont choisies dans le groupe des fibres textiles, des fibres 5 minérales et de leurs mélanges. 2. Bandage pneumatique selon la revendication 1, dans lequel le feutre constitue une partie des faces de contact des éléments de sculpture de la bande de roulement. 10 3. Bandage pneumatique selon la revendication 2, dans lequel le feutre constitue la face de contact d'au moins une nervure circonférentielle de la bande de roulement. 4. Bandage pneumatique selon la revendication 2, dans lequel le feutre constitue les faces de contact d'au moins un ensemble d'éléments de sculpture disposés axialement. 15 5. Bandage pneumatique selon la revendication 2, dans lequel le feutre s' étend axialement et circonférentiellement sur l'ensemble de la bande de roulement. 6. Bandage pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel le 20 feutre constitue une partie d'un élément de sculpture de la bande de roulement. 7. Bandage pneumatique selon la revendication 6, dans lequel le feutre constitue une partie d'une nervure circonférentielle de la bande de roulement. 25 8. Bandage pneumatique selon la revendication 6, dans lequel le feutre constitue une partie d'un bloc de la bande de roulement. 9. Bandage pneumatique selon la revendication 8, dans lequel le feutre constitue une partie d'au moins un ensemble de blocs de la bande de roulement disposés axialement. 30 P10-2774 FR. Bandage pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres du feutre sont choisies dans le groupe des fibres de soie, de coton, de cellulose, de bambou, de laine et de leurs mélanges. 11. Bandage pneumatique selon la revendication 10, dans laquelle les fibres du feutre sont des fibres de laine. 12. Bandage pneumatique selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les fibres du feutre sont choisies dans le groupe des fibres de polyamide, d'aramide, de carbone, de polyéthylène, de polypropylène, de polyacrylonitrile, de polyimide, de polysulfones, de polyether sulfones, de polyurethannes, d'alcool polyvinylique, de polyester, de chlorure de polyvinyle et de leurs mélanges. 13. Bandage pneumatique selon la revendication 12, dans lequel les fibres de polyester du 15 feutre sont choisies dans le groupe des fibres de polyéthylène téréphtalate (PET), de polybutylène téréphtalate (PBT), de polyéthylène naphtalate (PEN) et de leurs mélanges. 14. Bandage pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les fibres du feutre sont des fibres minérales choisies dans le groupe des fibres de 20 verre et de basalte. 15. Bandage pneumatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le feutre a une densité apparente supérieure à 0,15 et de préférence supérieure à 0,25. P10-2774 FR