INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La charge renforçante est majoritairement une charge renforçante inorganique (de préférence de la silice), c’est-à-dire que la charge renforçante comprend plus de 50% (>50%) en poids d’une charge renforçante inorganique telle que de la silice par rapport au poids total de la charge renforçante, de préférence plus de 55% en poids, plus préférentiellement plus de 60% en poids. Préférentiellement, la charge renforçante inorganique renforçante, notamment la silice, plus préférentiellement la silice précipitée, représente de 60% à 100% en poids du poids total de la charge renforçante, plus préférentiellement représente de 60% à 98% en poids du poids total de la charge renforçante.
La charge renforçante peut comprendre en outre du noir de carbone. Selon cette option, le noir de carbone est utilisé à un taux inférieur ou égal à 20 pce, plus préférentiellement inférieur ou égal à 10 pce (par exemple le taux de noir de carbone peut être compris dans un domaine allant de 0,5 à 8 pce, notamment allant de 0,5 à 4 pce). Dans les intervalles indiqués, on bénéficie des propriétés colorantes (agent de pigmentation noire) et anti-UV des noirs de carbone, sans pénaliser par ailleurs les performances typiques apportées par la charge inorganique renforçante.
Plus préférentiellement encore, la charge renforçante consiste essentiellement en un mélange de noir de carbone et d’une charge inorganique renforçante, notamment une silice, en particulier une silice précipitée, la charge inorganique renforçante étant majoritaire en poids, par rapport au poids de noir de carbone.
Dans le présent exposé, la surface spécifique BET est déterminée par adsorption de gaz à l’aide de la méthode de Brunauer-Emmett-Teller décrite dans « The Journal of the American Chemical Society » (Vol. 60, page 309, février 1938), et plus précisément selon une méthode adaptée de la norme NF ISO 5794-1, annexe E de juin 2010 [méthode volumétrique multipoints (5 points) - gaz: azote – dégazage sous vide: une heure à 160°C - domaine de pression relative p/po : 0,05 à 0,17].
Pour les charges inorganiques telles que la silice par exemple, les valeurs de surface spécifique CTAB ont été déterminées selon la norme NF ISO 5794-1, annexe G de juin 2010. Le procédé est basé sur l'adsorption du CTAB (bromure de N-hexadécyl-N,N,N-triméthylammonium) sur la surface « externe » de la charge renforçante.
Agent de couplage de la charge inorganique renforçante à l’élastomère diénique
Comme indiqué ci-dessus, la composition de caoutchouc de l’invention comprend au moins un agent de couplage de la charge inorganique renforçante à l’élastomère diénique, le taux de cet agent de couplage de la charge inorganique à l’élastomère diénique étant compris dans un domaine allant de 12% à 18% en poids par rapport au poids de la charge inorganique renforçante.
Pour coupler la charge renforçante inorganique à l'élastomère diénique, on utilise de manière bien connue un agent de couplage (ou agent de liaison) au moins bifonctionnel destiné à assurer une connexion suffisante, de nature chimique et/ou physique, entre la charge inorganique (surface de ses agrégats) et l'élastomère diénique. Par « bifonctionnel », on entend un composé possédant un premier groupe fonctionnel capable d’interagir avec la charge inorganique et un second groupe fonctionnel capable d’interagir avec l’élastomère diénique. Par exemple, un tel composé bifonctionnel peut comprendre un premier groupe fonctionnel comprenant un atome de silicium, ledit premier groupe fonctionnel étant apte à interagir avec les groupes hydroxyles d’une charge inorganique et un second groupe fonctionnel comprenant un atome de soufre, ledit second groupe fonctionnel étant apte à interagir avec l’élastomère diénique.
De manière surprenante, et contrairement aux habitudes d’utiliser une quantité d’au maximum 8 % en poids de l’agent de couplage de la charge inorganique renforçante à l’élastomère diénique par rapport au poids de la charge renforçante inorganique, le demandeur s’est aperçu qu’en augmentant significativement la quantité de l’agent de couplage de la charge inorganique renforçante à l’élastomère diénique en présence d’un agent de mise en œuvre spécifique dans une composition de caoutchouc, on pouvait atteindre un compromis de propriétés inattendu et obtenir une composition de caoutchouc présentant à la fois une bonne processabilité et des propriétés hystérétiques améliorées tout en conservant une très bonne rigidité et très bonne adhérence sur sol mouillé.
Préférentiellement, le taux d’agent de couplage de la charge inorganique renforçante à l’élastomère diénique est compris dans un domaine allant de 13% à 17% en poids par rapport au poids de la charge inorganique renforçante. Plus préférentiellement encore, le taux de cet agent de couplage de la charge inorganique étant compris dans un domaine allant de 13% à 16% en poids, plus préférentiellement encore de 13,5% à 15,5% en poids par rapport au poids de la charge inorganique renforçante.
De préférence, l’agent de couplage de la charge inorganique renforçante à l’élastomère diénique est choisi parmi les silanes polysulfures, les polyorganosiloxanes, les mercaptosilanes, les mercaptosilanes bloqués, les dimères de mercaptosilane, les dimères de mercaptosilane bloqué, les oligomères de mercaptosilane, les oligomères de mercaptosilane bloqué et leurs mélanges.
Plus préférentiellement encore, l’agent de couplage de la charge inorganique renforçante à l’élastomère diénique est un silane polysulfure.
Plus particulièrement, on peut utiliser des silanes polysulfures, dits « symétriques » ou « asymétriques » selon leur structure particulière, tels que décrits par exemple dans les demandes WO03/002648 (ou US 2005/016651) et WO03/002649 (ou US 2005/016650).
Préférentiellement, conviennent en particulier, sans que la définition ci-après soit limitative, des silanes polysulfurés répondant à la formule générale (II) suivante :
Z - A - Sx - A - Z (II) ,
dans laquelle:
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’invention est ici décrite en application à une roue d’aéronef montée à l’extrémité d’un atterrisseur, ladite roue comprenant un moyeu agencé pour pivoter sur un axe (fusée ou essieu) solidaire de l’atterrisseur et une jante reliée au moyeu par un voile et agencée pour porter un pneumatique.
En référence à la , un frein 1 typique de roue d'aéronef comporte un tube de torsion, lié en rotation par rapport à l’axe, sur lequel est montée une pile de disques (ou puit de chaleur) 2 comportant des disques stators 2A liés en rotation au tube de torsion et des disques rotors 2B liés en rotation à la jante de la roue. Les disques 2A, 2B sont munis de garnitures de freinage. La pile de disques s'étend entre une couronne hydraulique 3, fixée à une extrémité du tube de torsion, et une plaque arrière fixée à l'autre extrémité du tube de torsion. La couronne hydraulique 3 porte des pistons 4 qui exercent une poussée sur une plaque de poussée 5 qui est en appui axial sur la pile de disques 2 et qui répartit la poussée ainsi exercée sur toute la surface frontale de la pile de disques 2. Cet agencement bien connu ne sera pas décrit plus en détail et on notera que l’invention est également applicable à un dispositif de freinage électromécanique.
Comme visible en , le frein 1 est équipé d'un capteur 10, de type linéaire magnétique, comprenant un bâti 11 sensiblement cylindrique d’axe longitudinal O11. Une oreille 13 du bâti 11 est traversée par une vis engagée dans un taraudage de la couronne hydraulique 3 de telle manière qu’une première face 12 de l’oreille 13 soit appliquée contre la couronne hydraulique 3.
Le capteur 10 comprend un premier élément constitué ici d’une tige magnétique 20 qui est reçu dans un alésage 14 du bâti 11 et s’étend selon une première direction O20 sensiblement parallèle à l’axe O11. La tige magnétique 20 génère un champ magnétique 21 radial et est montée à coulissement relativement au bâti 11 selon la première direction O20. La tige magnétique 20 comprend une première extrémité 22 reliée à la plaque de poussée 6 par un pivot 23 d’axe orthogonal à la direction O20, ce qui bloque une rotation de la tige magnétique 20 autour de la direction O20. La deuxième extrémité 24 de la tige magnétique 20 est libre. Comme visible en , la tige magnétique 20 est en forme de cylindre droit et présente une première portion longitudinale 25 magnétique et une deuxième portion longitudinale 26 magnétique.
La première portion longitudinale 25 est de polarité Nord s’étend en hélice autour de la direction O20.
La deuxième portion longitudinale 26 est de polarité Sud et s’étend en hélice autour de la direction O20. Le premier élément magnétique 20 est obtenu à partir d’un cylindre de matériau ferromagnétique non aimanté aux caractéristiques isotrope qui est introduit dans un aimanteur dont les pièces polaires s’étendent en hélice.
De cette façon, le champ magnétique 21 généré par le premier élément magnétique 20 comprend un pôle Sud qui s’étend le long d’une hélice 27 autour de la direction O20et selon un angle de cent-quatre-vingt degrés autour de la direction O20 entre la première extrémité 22 et la deuxième extrémité 24 de la tige magnétique 20. Le pôle Nord du champ magnétique 21 s’étend selon une hélice 28 autour de la direction O20 et selon un angle de cent-quatre-vingt degrés autour de la direction O20 entre la première extrémité 22 et la deuxième extrémité 24.
Ainsi, l’orientation du champ magnétique 21 considérée dans le plan P orthogonal à la direction O20 évolue en fonction de la distance d 2 2 séparant le plan P de la première extrémité 22.
Le bâti 11 comprend un élément de détection magnétique comportant une première sonde magnétique 30 de type à effet Hall et une deuxième sonde magnétique 31 de type à effet Hall qui sont positionnées dans un même plan de mesure Pm, ici une deuxième face 15 du bâti 11 opposée à la première face 12. La deuxième sonde 31 est positionnée dans le plan Pm de manière à correspondre à une image de la première sonde 30 selon une rotation d’axe O11 et d’amplitude de quatre-vingt-dix degrés. La première sonde 30 mesure le champ magnétique 21 selon une deuxième direction O30 comprise dans le plan de mesure Pm et qui est orthogonale à la première direction O20. La deuxième sonde 31 mesure le champ magnétique 21 selon une troisième direction O31 comprise dans le plan de mesure Pm et qui est orthogonale à la première direction O20 et à la deuxième direction O30. La première sonde 30 et la deuxième sonde 31 sont reliées à une unité de contrôle 90 d’un aéronef 91. L’unité de contrôle 90 comprend un module de mémoire 92, un module de traitement 93 et un afficheur 94. L’unité de contrôle 90 comprend par exemple un processeur formant le module de traitement 93 et le module de mémoire 92 contient des programmes informatiques dont l’exécution par le module de traitement 93 permettent le fonctionnement de l’unité de contrôle. Le module de mémoire 92 contient en outre une bibliothèque de données 95 qui associe des couples de valeurs du champ magnétique 21 selon la deuxième direction O30 et la troisième direction O31 avec une orientation angulaire du champ magnétique 21 autour de la première direction O20 et une position de la tige magnétique 20 par rapport au bâti 11.
En fonctionnement, lorsque l’on souhaite déterminer l’état d’usure des garnitures de freinage du frein 1, on commande une sortie des pistons 4 de manière à ce que la plaque de poussée 6 se déplace pour presser la pile de disques 2 contre la plaque arrière. La tige magnétique 20 se déplace avec la plaque de poussée 6 à laquelle elle est attachée. Le module de traitement 93 lit alors une première mesure 30.1 d’orientation du champ magnétique 21 selon la deuxième direction O30 et une deuxième mesure 31.1 d’orientation du champ magnétique 21 selon la troisième direction O31. Le couple de mesures 30.1 et 30.2 constitue un signal représentatif de l’orientation du champ magnétique 21 . Le module de traitement 93 consulte la bibliothèque 95 afin de déterminer l’orientation angulaire du champ magnétique 21 autour de la première direction O20 qui est associée au couple de valeurs formé par la première mesure 30.1 et la deuxième mesure 31.1. Le module de traitement 93 en déduit alors un déplacement de la tige magnétique 20 selon la première direction O20 et, ainsi, une valeur d’usure de la garniture de freinage de la pile de disques 2.
On obtient ainsi une mesure fiable et rapide d’un état d’usure des garnitures de la pile de disques 2 du frein 1 sans qu’il soit requis de réaliser une intervention manuelle sur le frein 1.
Les éléments similaires ou analogues à ceux précédemment décrits porteront une référence numérique identique à ceux-ci dans la description qui suit des deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation de l’invention.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention représenté en , le premier élément magnétique 20 comprend une pluralité d’aimants formant des sous-éléments magnétiques 40 parmi lesquels un premier sous-élément 41, un deuxième sous-élément 42, un troisième sous-élément 43 et un quatrième sous-élément 44.
Le premier sous-élément 41 est en forme de cylindre droit qui s’étend selon la première direction O20 et comprend une première portion 41.1 magnétique et une deuxième portion 41.2 magnétique situées de part et d’autre d’un deuxième plan P41. La portion 41.1 est polarisée de manière à présenter un pôle Nord 41.3 qui s’étend selon une génératrice 41.4 de la portion 41.1 et qui est située dans un troisième plan P3 orthogonal au deuxième plan P41 et qui contient la première direction O20. De manière homologue, la portion 41.2 est elle aussi en forme de demi-cylindre droit et est polarisée de manière à présenter un pôle Sud 41.5 qui s’étend selon une génératrice 41.6 de la portion 41.4 et qui est située dans le troisième plan P3.
Le deuxième sous-élément 42, le troisième sous-élément 43 et le quatrième sous-élément 44 sont identiques au premier sous-élément 41. Le deuxième sous-élément 42 possède un plan P42 de de part et d’autre duquel s’étendent une portion 42.1 polarisée Nord et une portion 42.2 polarisée Sud. Le troisième sous-élément 43 possède un plan P43 de part et d’autre duquel s’étendent une portion 43.1 polarisée Nord et une portion 43.2 polarisée Sud. Le quatrième sous-élément 44 possède un sixième plan P44 de part et d’autre duquel s’étendent une portion 44.1 polarisée Nord et une portion 44.2 polarisée Sud.
Le deuxième sous-élément 42 est agencé relativement au premier sous-élément 41 de manière à ce que le quatrième plan P42 forme un premier angle α1 de trente degrés dans un sens positif avec le deuxième plan P41. Le troisième sous-élément 43 est agencé relativement au deuxième sous-élément 42 de manière à ce que le cinquième plan P43 forme un deuxième angle α2 de trente degrés dans un sens positif avec le cinquième plan P43. Le quatrième sous-élément 44 est agencé relativement au troisième sous-élément 43 de manière à ce que le quatrième plan P42 forme un troisième angle α3 de trente degrés dans un sens positif avec le sixième plan P44.
Un autre objet de la présente invention concerne un pneumatique comprenant une telle composition de caoutchouc ou une telle bande de roulement.
Méthodes
Viscosité Mooney
On utilise un consistomètre oscillant tel que décrit dans la norme française ISO 289-1 (2015). La mesure de l’indice Mooney se fait selon le principe suivant : la composition de caoutchouc à l'état cru (i.e., avant cuisson) est moulée dans une enceinte cylindrique chauffée à 100°C. Après une minute de préchauffage, le rotor tourne au sein de l'éprouvette à 2 tours/minute et on mesure le couple utile pour entretenir ce mouvement après 4 minutes de rotation. L’indice Mooney (ML 1 +4) est exprimé en « unité Mooney » (UM, avec 1 0,83 N.m (Newton.mètre)).
Les résultats d’indice Mooney sont exprimés en termes de performance en base 100, c'est-à-dire que la valeur 100 est arbitrairement assignée au témoin, afin de comparer consécutivement l’indice Mooney des différentes compositions échantillons soumises à essai (c’est-à-dire leur processabilité). La valeur en base 100 de la composition échantillon soumise à essai est calculée selon l'opération : (valeur l’indice Mooney du témoin / valeur l’indice Mooney de l’échantillon) * 100. Un résultat supérieur à 100 indique une performance améliorée, c’est-à-dire que la composition de l’échantillon considéré présente une diminution de sa viscosité, corroborant une meilleure processabilité par rapport à la composition témoin.
Température de transition vitreuse
Les températures de transition vitreuse (Tg) des élastomères et des résines plastifiantes sont déterminées à l’aide d’un calorimètre différentiel (« differential scanning calorimeter »), selon la norme ASTM D3418-99.
Analyse microstructure des élastomères
La microstructure des élastomères est caractérisée par la technique de spectroscopie proche infrarouge (NIR).
La spectroscopie proche infrarouge (NIR) est utilisée pour déterminer quantitativement le taux massique de styrène dans l'élastomère ainsi que sa microstructure (répartition relative des unités butadiène 1,2, 1,4-trans et 1,4 cis). Le principe de la méthode repose sur la loi de Beer-Lambert généralisée à un système multicomposants. La méthode étant indirecte, elle fait appel à un étalonnage multivarié [Vilmin, F.; Dussap, C.; Coste, N. Applied Spectroscopy 2006, 60, 619-29] réalisé à l'aide d'élastomères étalons de composition déterminée par RMN 13C. Le taux de styrène et la microstructure sont alors calculés à partir du spectre NIR d'un film d'élastomère d'environ 730 µm d'épaisseur. L'acquisition du spectre est réalisée en mode transmission entre 4000 et 6200 cm-1 avec une résolution de 2 cm-1, à l'aide d'un spectromètre proche infrarouge à transformée de Fourier Bruker Tensor 37 équipé d'un détecteur InGaAs refroidi par effet Peltier.
Propriétés dynamiques :
Les propriétés dynamiques G* et tan(δ) sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D5992-96. On enregistre la réponse d'un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 10 mm de diamètre), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à une fréquence de 10 Hz, lors d'un balayage en température de -80°C à +100°C avec une rampe de +1.5°C/min, sous une contrainte maximale de 0,7 MPa. La valeur de la tangente de l'angle de perte (tan delta ou tan(δ)) est ensuite relevée à 0°. La valeur du module dynamique G* est relevé à 60°C. Les résultats exploités sont donc les valeurs de tan(δ) à 0°C et le module complexe de cisaillement dynamique G*à 60°C obtenue sur le balayage en température à 0,7 MPa.
Les résultats de tan(δ) à 0°C sont exprimés en termes de performance en base 100, c'est-à-dire que la valeur 100 est arbitrairement assignée au témoin, afin de comparer consécutivement le tan(δ) à 0°C (c’est-à-dire l’adhérence sur sol mouillé) des différentes compositions échantillons soumises à essai. La valeur en base 100 de la composition échantillon soumise à essai est calculée selon l'opération : (valeur de tan(δ) à 0°C de l'échantillon / valeur tan(δ) à 0°C du témoin) * 100. Un résultat supérieur à 100 indique une performance améliorée, c’est-à-dire que la composition de l’échantillon considéré présente une meilleure adhérence sur sol mouillé par rapport à la composition témoin.
Les résultats de G*à 60°C sont exprimés en termes de performance en base 100, c'est-à-dire que la valeur 100 est arbitrairement assignée au témoin, afin de comparer consécutivement le G*à 60°C (c'est-à-dire la rigidité et, par conséquent, la tenue de route) des différentes compositions échantillons soumises à essai. La valeur en base 100 de la composition échantillon soumise à essai est calculée selon l'opération : (valeur de G* à 60°C du témoin / valeur G* à 60°C de l’échantillon) * 100. Par conséquent, un résultat supérieur à 100 indique une performance améliorée, c’est-à-dire une amélioration de la rigidité, corroborant une amélioration de la performance de tenue de route.
La propriété dynamique tan(δ)max à 23°C est mesurée sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D5992-96. On enregistre la réponse d'un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 10 mm de diamètre) soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10 Hz, dans les conditions normales de température 23°C selon la norme ASTM D 1349-09. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1% à 100% (cycle aller), puis de 100% à 0,1% (cycle retour). Le résultat exploité est le maximum de la tangente de l’angle de perte tan(δ) à 23°C sur le cycle retour, noté tan(δ)max à 23°C.
Les résultats de tan(δ)max à 23°C sont exprimés en termes de performance en base 100, c'est-à-dire que la valeur 100 est arbitrairement assignée au témoin, afin de comparer consécutivement le tan(δ)max à 23°C (c’est-à-dire les propriétés d’hystérèse) des différentes compositions échantillons soumises à essai. La valeur en base 100 pour l’échantillon est calculée selon l'opération : (valeur de tan(δ)max à 23°C du témoin / valeur tan(δ)max à 23°C de l’échantillon) * 100. Un résultat supérieur à 100 indique une performance améliorée, c’est-à-dire que la composition de l’échantillon considéré présente des propriétés hystérétiques améliorées corroborant une meilleure résistance au roulement : par rapport à la composition de caoutchouc témoin.
Préférentiellement, le polyol aliphatique de l’agent de mise en œuvre est choisi dans le groupe constitué par le 1,2-pentanediol, le 2-méthyle-2-propyle-1,3-propanediol, le 2-butyle-2-éthyle-1,3-propanediol, le 2-sec-butyle-2-méthyle-1,3-propanediol, le triméthylolpropane, l’érythritol, le xylitol, le sorbitol, le dulcitol, le mannitol, l’inositol et leurs mélanges.
Plus préférentiellement encore, le polyol aliphatique de l’agent de mise en œuvre est choisi dans le groupe constitué par le 1,2-pentanediol, le 2-méthyle-2-propyle-1,3-propanediol, le 2-butyle-2-éthyle-1,3-propanediol, le 2-sec-butyle-2-méthyle-1,3-propanediol, le triméthylolpropane et leurs mélanges.
Encore plus préférentiellement, le polyol aliphatique de l’agent de mise en œuvre est le triméthylolpropane.
Préférentiellement, l’acide carboxylique de l’agent de mise en œuvre comprend de 6 à 22 atomes de carbone, de préférence de 8 à 20 atomes de carbone, encore plus préférentiellement comprend de 14 à 20 atomes de carbone.
Préférentiellement, l’acide carboxylique de l’agent de mise en œuvre est choisi dans le groupe constitué par l’acide caprylique, l’acide laurique, l’acide palmitique, l’acide stéarique, l’acide oléique, l’acide linoléique, l’acide linolénique et leurs mélanges.
Préférentiellement, l’acide carboxylique de l’agent de mise en œuvre est un mélange de plusieurs acides carboxyliques ayant de 16 à 18 atomes de carbone.
Préférentiellement, l’agent de mise en œuvre est constitué essentiellement en un polyol aliphatique choisi dans le groupe constitué par le 1,2-pentanediol, le 2-méthyle-2-propyle-1,3-propanediol, le 2-butyle-2-éthyle-1,3-propanediol, le 2-sec-butyle-2-méthyle-1,3-propanediol, le triméthylolpropane et en un acide carboxylique comprenant de 14-20 atomes de carbone, plus préférentiellement comprenant de 16 à 18 atomes de carbone.
Préférentiellement, l’agent de mise en œuvre est constitué essentiellement en du triméthylolpropane et en un acide carboxylique comprenant de 16 à 18 atomes de carbone.
Préférentiellement, dans l’agent de mise en œuvre, le ratio pondéral entre ledit polyol aliphatique et ledit acide carboxylique est compris dans un domaine allant de 1: 20 à 10: 1, de préférence est compris dans un domaine allant de 1:10 à 5:1.
Préférentiellement, dans la composition de caoutchouc, le taux agent de mise en œuvre tel que décrit ci-dessus est compris dans un domaine allant de 1 à 10 pce, de préférence allant de 1 à 5 pce.
Préférentiellement, dans la composition de caoutchouc, le taux d’agent de mise en œuvre tel que décrit ci-dessus est compris dans un domaine allant de 0,2% à 3% en poids par rapport au poids total des constituants de la composition de caoutchouc, plus préférentiellement allant de 0,5% à 2% en poids total des constituants de la composition de caoutchouc.