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Feuille plastique, procédé et appareil pour sa fabrication.
La présente invention est relative à la production de feuilles en caoutchouc ou autre matière plastique contenant de courtes longueurs ou tronçons de matière filamenteuse. La présente invention concerne le produit, son procédé de fabrication, et l'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé.
On sait que 1'incorporation de courtes longueurs de matière filamenteuse renforce une feuille de caoutchouc, et que si une feuille contenant de tels segments est incorporée à un pneumatique ou objet analogue, le pneumatique résiste mieux aux coupures ou aux déchirures aux endroits ainsi garnis, et possède aussi certains avantages supplémentaires.
Une difficulté s'oppose à un emploi commerr cial de feuilles de caoutchouc renforcées de courts tronçons de fil métallique : lorsque le mélange est
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calandré ou laminé, ou traité par extrusion, ou travaillé autrement, ou aminci de manière à passer d'une feuille épaisse à une feuille mince, ces tronçons de fil métallique usent l'outillage, et le produit est difficile à manipuler du fait des nombreux bouts de fil qui font saillie hors de la feuille ou sont logés immédiatement au-dessous de sa surface.
Suivant la présente invention, des morceaux séparés ou individuels de fil métallique ou d'une autre matière filamenteuse, de faible longueur, sont répandus sur une feuille de caoutchouc ou d'une autre matière plastique, ou entre deux ou plusieurs feuilles de ce genre.
Si on emploie une feuille unique de matière plastique, la matière filamenteuse est incrustée par pression dans l'une des faces de la feuille. Si on emploie deux feuilles ou plus, on les presse ensemble sur une calandre ou par tout autre moyen approprié avec la matière filamenteuse introduite entre elles, à la façon d'un sandwich à une ou plusieurs épaisseurs.
Lorsque la matière filamenteuse est du fil métallique, il est désirable de l'incruster ainsi entre des nappes plastiques en élastomère ou autre matière de telle sorte que les bouts.des fils ne fassent pas saillie en dehors, et qu'ainsi on puisse manipuler facilement ces nappes. De même, les feuilles de matière élastique empêchent le fil métallique de venir en contact avec les machines servant à traiter les feuilles. Un autre avantage consiste en ce que des feuilles laminées produites de cette manière ont une résistance plus grande que lorsque le fil métalli-' que est dispersé au hasard dans l'épaisseur de la matière plastique.
Bien que l'invention concerne plus particulièrement les matières plastiques contenant des morceaux ou de courts tronçons de fil métallique, on peut, de façon
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analogue, incorporer entre des feuilles de matière plastique de courts tronçons d'autres matières filamenteuses.
Si le fil est du fil d'acier et si on l'uti- lise avec du caoutchouc, il est préférable, mais non néces- saire, de le recouvrir de laiton pour former une liaison avec le caoutchouc pendant la vulcanisation.
Au lieu de fil métallique, la matière fila- menteuse peut être de la fibre, du fil, du câble, du fila- ment élémentaire ou de la bourre de coton, de rayonne, de "Nylon" et/ou de polyester, ou des filaments plastiques de vinyle, etc. Si la matière filamenteuse est du fil métalli- que ou du vinyle, ou une autre matière obtenue par extru- sion, elle peut être pliée mécaniquement ou par chauffage local d'un seul c8té; ou encore on peut utiliser les tron- çons rectilignes. Un même tronçon ou morceau individuel de fil métallique ou analogue peut être plié en plusieurs endroits, tous suivant le même angle et dans le même plan ou suivant différents angles dans différents plans, ou encore peut être plié ou ondulé au voisinage de chaque extrémité pour faciliter son adhérence à l'élastomère ou autre matière plastique.
On emploie de courts tronçons de matière filamenteuse de longueur comprise entre 6 et 65 mm environ.
Quand il s'agit de fils métalliques rectilignes, on préfère des morceaux de 6 à 18 mm environ ; des fils métalliques pliés, la longueur préférable est comprise entre 13 et 40 mm environ.
Des tronçons rectilignes individuels de fil métallique ou d'autres matières filamenteuses tendent à s'aligner pendant que les feuilles qui les contiennent sont laminées ou calandrées, et le degré d'alignement dépend du degré d'amincissement des feuilles pendant l'opération. Des tronçons de fil métallique ou analogues ayant subi un
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pliage résistent à un tel alignement.L'alignement influe sur les propriétés da la feuille en accroissant sa résis- tancj à la traction dans le sens de l'alignement,et en la diminuant dans le sens perpendiculaire * Avec du fil métallique ou analogue ayant subi un pliage ,on obtient la résistance maximale à la traction quand les courts tronçons sont employés en quantité suffisante pour se chevaucher,
tout au moins en partie .
Une matière plastique contenant une matière filamenteuse comme décrit ci-dessus,est utile pour la fabrication de courroies et d'un ¯;rand nombre d'objets manufacturés,par exemple des pneumatiques,dans lesquels l'emploi d'une telle matière augmente la résistance aux coupures et aux déchirures,la stabilité du mélange et la durée de la bande de roulement,tout en développant d'autres caractéristiques utiles.
L'invention est décrite en corrélation avec le dessin annexé,qui est donné uniquement 4 titre d'exemple et ne doit pas être considéré comme limitatif:on peut en effet employer de nombreux procédé d'application d'une matière comportant des filaments droits ou pliés entre des nappes d'él-astomère et d'autres matières plastiques,ou d'amenée d'une telle matière,soit à l'état rectiligne.soit à l'état plié,au moyen d'un dispositif magnétique d'alimentation dans lequel des @ organes magnétiques peuvent être placés de manière à orienter les tronçons de fil métallique, etc..
Au dessin annexé: la est une vue schématique en élévation d'une installation pouvant être employée,et donne une illustration du procédé ; la ?ig.2 est une vue en perspective de tronçons pliés de fil métallique incorporés entre deux feuilles pour la fabrication de pneumatiques ; la Fig.3 est un graphique comparatif de la résistance à la pénétration de divers caoutchoucs dans lesquels des tron- çons de fil métallique ont été incorporés de manières différentes ;
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- la Fig. 4 est un graphique comparatif de la résistance à la traction de divers caoutchoucs dans lesquels des tronçons de fil métallique ont été incorporés de manières différentes ; - les Fig. 5, 6 et 7 représentent des fils de métal ou analogues pliés suivant différentes formes.
Les Fig. 1 et 2 représentent l'emploi, pour la mise en oeuvre de l'invention, de deux feuilles de caoutchouc. Si en emploie une feuille unique, la matière filamenteuse est répandue sur sa surface par un moyen approprié tel que représenté, ou par soufflage (si c'est de la bourre ou une matière analogue) ou par tout autre moyen, et est pressée dans la feuille, si nécessaire, par passage de cette feuille entre des rouleaux de calandrage ou en la soumettant à la pression d'une presse appropriée. Si on emploie plus de deux feuilles de caoutchouc, la matière filamenteuse est répandue par des moyens appropriés, entre toutes les feuilles, ou entre deux feuilles consécutives quelconques seulement s'il n'est pas nécessaire de la répandre entre toutes les feuilles.
Le dessin concerne l'emploi de courts tron- çons pliés et de courts tronçons rectilignes de fil métallique, bien que les Fig. 1 et 2 puissent se rapporter à la préparation et à l'emploi de courts tronçons de toute matière câblée ou filamenteuse, pliée ou non.
On voit sur la Fig. 1 la feuille calandrée 5 de caoutchouc s'enroulant autour du rouleau 6 et étant entraînée entre les rouleaux 6 et 7. La feuille 10 est aussi entraînée entre les rouleaux 6 et 7, sous la feuille 5.
Un certain nombre de fils métalliques 12. uniformément espacés sur une surface essentiellement de même largeur que la feuille 10, et parallèles l'un à l'autre, ont un espacement tel qu'à la cadence à laquelle les fils
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sont amenés au mécanisme de pliage et de coupe (comme expliqué plus loin), le nombre désiré de tronçons pliés ou morceaux individuels de fil 13 se dépose sur la feuille 10.
Un aimant 14 peut être prévu pour empêcher la matière fila- menteuse de rebondir quand elle touche la feuille 10, et pour assurer l'égale répartition désirée.
Les fils sont amenés de façon intermittente sous le rouleau 15. Quand le bloc plieur 16 et le couteau 17 sont levés, les fils dépassent le rouleau 15 et reposent sur le support 18. La longueur désirée de fils est poussée au-delà du couteau 17, puis le bloc plieur 16 et le couteau
17 sont abaissés simultanément. Le bloc presseur 19 a sim- plement pour rôle de maintenir les fils sur le support 18 pendant que leurs extrémités sont pliées par le bloc 16. Les fils sont coupés à longueur voulue par le couteau 17 quand celui-ci s'abaisse dans la position représentée en traits mixtes.
Grâce à un tel dispositif, avec un nombre de fils et une vitesse donnée en corrélation appropriée avec la vitesse d'entraînement des rouleaux 6 et 7, le volume désiré de fils pliés 20 se dépose de façon continue sur toute la largeur de la feuille 10. La proportion en volume des fils par rapport aux feuilles de caoutchouc est réglé en changeant la vitesse des rouleaux 6 et 7.
Ces rouleaux 6 et 7 peuvent n'exercer que la pression suffisante pour assurer un bon contact entre les faces adjacentes des deux feuilles 5 et 10 ; bien, grâce à des moyens de réglage appropriés, on peut exercer tout degré de pression désiré afin d'obtenir un produit d'épais- seur désirée. Quand de courts tronçons rectilignes de fil métallique ou d'une autre matière filamenteuse sont placés entre deux feuilles qui sont aplaties par allongement longitudinal, ces courts tronçons tendent à s'orienter longitudinalement entre les feuilles, le degré d'importance
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de cette orientation dépendant du degré d'allongement des feuilles. S'il n'y a pas d'aplatissement des feuilles, il n'y a aucune orientation.
En vue d'illustrer la présente invention, on considère que dans la feuille laminée 25 les nappes 5 et 10 sont simplement pressées ensemble à un degré suffisant pour qu'après la vulcanisation qui suit ce pressage, elles forment une feuille unique avec une dispersion de tronçons pliés de fil métallique dans la partie médiane de l'épaisseur de cette bande.
En variante, on peut localiser la matière filamenteuse en deux ou plusieurs dispersions formant une feuille comparable à un sandwich à tranches multiples, en réalisant deux ou plusieurs dispositifs de fourniture de la matière filamenteuse en série, et en amenant une nappe additionnelle de matière plastique sur chaque nouvelle dispersion de matière filamenteuse.
La Fig. 2 est une vue agrandie de la feuille 25 terminée avec les deux nappes 5 et 10 réunies, vue montrant les tronçons de fil plié ou pièces individuelles 13 groupés dans l'espace interstitiel des deux nappes. Les propriétés de la feuille une fois terminée dépendent, dans une certaine mesure, de la proportion de tronçons employée, ainsi que de leur longueur, de leur degré d'orientation entre les nappes, etc.
L'irvention est susceptible de toutes les variantes qui pourront venir à l'esprit des techniciens de la partie en ce qui concerne l'outillage utilisé et les procédés de traitement.
Des feuilles préparées comme il a été décrit ont des propriétés intéressantes qui sont différentes, sous certains aspects, de celles des feuilles préparées par laminage d'un mélange de caoutchouc et de tronçons de fil métallique.'Ces propriétés sont mises en relief sur
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les Fig. 3 et 4.
Les Fig. 3 et 4 montrent les différents effets sur la résistance à la pénétration et sur la résistance à la traction, respectivement, d'un même caoutchouc auquel on a incorporé des proportions différentes de fils métalliques de longueurs différentes, cette incorporation étant effectuée de diverses manières. La résistance à la pénétration (mesurée en kilogrammes par centimètre carré) est l'effort unitaire sur une éprouvette d'un diamètre de 2,5 cm. Elle a été calculée en utilisant l'échantillon sous forme d'une plaque plane fixée par sa circonférence et soumise en son centre à une charge correspondant à la formule de la page 447 du "Mark's Mechincal Engineer's Handbook" (5ème édition).
Les résistances à la traction (mesurées aussi en kg/cm ) ont été calculées en divisant par la section en cm2 d'un échan- tillon d'une largeur de 2,5 cm, la charge de rupture (mesurée en kg).
Les résistances à la pénétration et à la traction du caoutchouc utilisé dans les autres essais, mais sans aucun renforcement par du fil métallique, sont données dans le tableau I et représentéespar des lignes verticales pointillées à traits longs sur les Fig. 3 et 4. Chaque point inscrit sur les deux graphiques est obtenu par la moyenne des essais effectués sur trois échantillons : l'un coupé dans le sens du calandrage de la fe@@lle, l'autre coupé perpendiculairement au sens précédent, et le troisième coupé à 45 .
Tous les essais sur des échantillons à tronçons rectilignes ont été faits en utilisant du fil métallique de 1,27 cm de longueur et de 0,15 mm de diamètre; les essais sur échantillons à tronçons pliés ont été faits en utilisant du fil métallique de 2,54 cm de longueur et de 0,15 mm de diamètre.
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TABLEAU I.
Echantillon de contrôle.
EMI9.1
<tb>
<tb> Composition <SEP> R.P.* <SEP> R.T.*
<tb> Caoutchouc <SEP> pur <SEP> 197 <SEP> 141
<tb>
* Dans les divers tableaux R. P. et R.T. désignent respectivement la résistance à la pénétration et la résistance à la traction. Les chiffres indiquent des kilogrammes par centimètre carré. Toutes les feuilles de caoutchouc soumises aux essais avaient approximativement 2,5 mm d'épaisseur, sauf indication différente.
Les propriétés d'un mélange préparé en incorporant par laminage des segments de fil métallique rectilignes, de 1,27 cm de longueur et 0,15 mm de diamètre dans le caoutchouc, sont indiquées sur les Fig. 2 et 3 en traits pointillés, et sont inscrites dans le tableau qui suit.
TABLEAU II.
Mélangelaminé.
EMI9.2
<tb>
<tb>
Grammes <SEP> de <SEP> fil <SEP> par
<tb> 200 <SEP> de <SEP> caoutchnuc <SEP> R.P. <SEP> R. <SEP> T.
<tb>
2@ <SEP> 268 <SEP> 61
<tb> 30 <SEP> 298 <SEP> 66
<tb> 50 <SEP> 411 <SEP> 67, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 86 <SEP> 391 <SEP> 70
<tb> 133 <SEP> 361 <SEP> 74,7
<tb> 200 <SEP> 341 <SEP> 74,9
<tb>
Des tronçons rectilignes de fil métallique, identiques à ceux qui ont été incorporés au caoutchouc par laminage, sont déposés au hasard sur l'une des nappes de caoutchouc, puis couvertes par une autre nappe, et les deux nappes sont pressées ensemble sans allongement appréciable de maniéré %. produire des feuilles d'essai d'environ 2,54 mm d'épaisseur (sauf pour les échantillons contenant 200 g de fil métallique, dont l'épaisseur est d'environ
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4 mm).
Les propriétés des divers échantillons contenant des proportions diverses de tronçons de fil métallique, sont représentées par les lignes en traits continus épais sur les Fig. 3 et 4, Les résultats sont portés au tableau III, TABLEA III.
EMI10.1
yil yétaqùe reoHlie, déposé au haus rd.
EMI10.2
<tb>
<tb>
Grammes <SEP> de <SEP> fil <SEP> par
<tb> 200 <SEP> g <SEP> de <SEP> caoutchouc <SEP> R,P. <SEP> R.T.
<tb>
5 <SEP> 201 <SEP> 101
<tb> 10 <SEP> 321 <SEP> 121
<tb> 20 <SEP> 513 <SEP> 94
<tb> 30 <SEP> 489 <SEP> 107
<tb> 40 <SEP> 622 <SEP> 116
<tb> 50 <SEP> 462 <SEP> 83
<tb> 83 <SEP> 664 <SEP> 142
<tb> 200 <SEP> 724 <SEP> 144
<tb>
Les lignes en traits continus minces qui ne relient que deux points (désignes chacun Par x) sur le Fig, 3, et 4 se rapportent aux propriétés de tronçons de fil métallique de 25 mm de longueur et 0.15 mm de diamètre, plié a 90 ,puis déposé au hasard entre deux nappes de caoutchouc. Le tableau IV donne l'épaisseur approximative des feuilles d'essai finalement obtenues ainsi que les valeurs portées sur les Figé 3 et 4.
TABLEAU IV.
Fil métallique plié. déposé au hasard.
EMI10.3
<tb>
<tb>
Grammes <SEP> de <SEP> fil <SEP> par <SEP> Epaisseur <SEP> de
<tb> 200 <SEP> k <SEP> de <SEP> caoutchouc <SEP> la <SEP> feuille <SEP> R.P. <SEP> R.T. <SEP>
<tb>
50 <SEP> 2,54 <SEP> 415 <SEP> 83
<tb> 200 <SEP> 4,57 <SEP> 691 <SEP> 178
<tb>
Les tableaux et les graphiques montrent que la résistance à. la pénétration est accrue par les différents
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tronçons de fil métallique incorporés de diverses manières, et que l'augmentation de la proportion de tronçons accroit cette résistance. L'addition de tronçons de fil métallique par laminage fait décroître la résistance à la traction de façon appréciable. Des tronçons rectilignes de fil métallique, incorporés en proportions croissantes suivant le procédé de la présente invention, accroissent la résistance à la traction jusqu'à lui faire atteindre approximativement celle de l'échantillon de contrôle.
Il est surprenant de constater que du fil plié en proportion assez grande, c'est- à-dire avec des chevauchements en proportion suffisante, procurent un accroissement inattendu de la résistance à la traction.
Les essais montrent que l'accroissement du diamètre du fil incorporé au caoutchouc par laminage, de 0,15 mm à 0,38 mm, tout en maintenant la proportion en poids de fil métallique, cause une diminution tant de la résistance à la pénétration que de la résistance à la traction. De même, l'accroissement de longueur des tronçcns de 13 mm à 38 mm, en fil de 0,15 mm de diamètre, fait décroître la résistance à la pénétration et la résistance à la traction.
Les Fig. 5, 6 et 7 représentent diverses formes de tronçons de fil métallique ou autre fil unitaire. Sur la Fig. 5, les extrémités 30 d'un tronçon rectiligne sont pliées suivant un angle pour faciliter 1- conservation de l'adhérence à la matière plastique ; les extrémités 31 du fil en équerre de la Fig. 6 sont également repliés suivant un angle en vue du même résultat. Une forme en dents de scie telle que représentéesur la Fig. 7 ne nécessite pas de pliure aux extrémités parce que cette forme d'ensemble se prte à une incrustation permanente dans la matière plastique ; il en est de même d'un fil courbé en spirale. La matière plastique utilisée, est de
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préférence, du type durcissant à la chaleur.
La feuille contenant une ou plusieurs dispersions de tronçons de matière filamenteuse est fabriquée de façon à obtenir le produit désiré, puis est durcie : par exemple on incorpore à un pneumatique, une courroie ou un autre objet, une feuille de mélange de caoutchouc vulcanisable contenant une dispersion de courts tronçons, puis on chauffe pour traiter le caoutchouc.
Bien que l'invention ait été décrite plus particulièrement en ce qui concerne l'incorporation de tronçons de fil métallique à du caoutchouc, le même procédé peut être utilisé pour incorporer des tronçons de fil métallique à d'autres matières plastiques, vulcanisables ou non.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits, qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemples.
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Plastic sheet, method and apparatus for its manufacture.
The present invention relates to the production of sheets of rubber or other plastic material containing short lengths or sections of filamentary material. The present invention relates to the product, its manufacturing process, and the apparatus for carrying out this process.
It is known that the incorporation of short lengths of filamentary material strengthens a rubber sheet, and that if a sheet containing such segments is incorporated into a tire or the like, the tire is more resistant to cuts or tears at the places so lined, and also has some additional advantages.
A difficulty is opposed to a commercial use of rubber sheets reinforced with short sections of metal wire: when the mixture is
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calendered or rolled, or extrusion treated, or otherwise worked, or thinned so as to pass from a thick sheet to a thin sheet, these sections of metal wire wear out the tooling, and the product is difficult to handle due to the numerous pieces of wire which protrude from the sheet or are lodged immediately below its surface.
According to the present invention, separate or individual pieces of wire or other filamentary material of short length are spread on a sheet of rubber or other plastic material, or between two or more such sheets.
If a single sheet of plastic is used, the filamentary material is pressure embedded in one side of the sheet. If two or more sheets are used, they are pressed together on a calender or by any other suitable means with the filamentary material introduced between them, like a sandwich of one or more plies.
When the filamentary material is metallic wire, it is desirable to embed it thus between plastic webs of elastomer or other material so that the ends of the wires do not protrude out, and thus can be easily handled. these tablecloths. Likewise, the sheets of resilient material prevent the wire from coming into contact with the machines used to process the sheets. Another advantage is that laminated sheets produced in this way have greater strength than when the wire is randomly dispersed through the thickness of the plastic.
Although the invention relates more particularly to plastics containing pieces or short sections of metal wire, it is possible to
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Similarly, incorporating between sheets of plastics short sections of other filamentous materials.
If the wire is steel wire and if used with rubber, it is preferable, but not necessary, to cover it with brass to form a bond with the rubber during vulcanization.
Instead of metallic thread, the filamentous material may be fiber, thread, cable, elemental filament or floss of cotton, rayon, "nylon" and / or polyester, or fibers. vinyl plastic filaments, etc. If the filamentary material is wire or vinyl, or some other material obtained by extrusion, it can be bent mechanically or by local heating only one side; or else the straight sections can be used. The same section or individual piece of wire or the like may be bent in several places, all at the same angle and in the same plane or at different angles in different planes, or may be bent or corrugated in the vicinity of each end to facilitate its adhesion to the elastomer or other plastic material.
Short sections of filamentary material are used with a length of between about 6 and 65 mm.
When it comes to straight metal wires, pieces of about 6 to 18 mm are preferred; of bent metal wires, the preferable length is about 13 to 40 mm.
Individual straight sections of wire or other filamentary materials tend to align as the sheets containing them are laminated or calendered, and the degree of alignment depends on the degree of thinning of the sheets during operation. Sections of metal wire or the like having undergone
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bending resist such alignment. Alignment affects the properties of the sheet by increasing its tensile strength in the direction of alignment, and decreasing it in the perpendicular direction * With wire or the like having undergone bending, maximum tensile strength is obtained when the short sections are used in sufficient quantity to overlap,
at least in part.
A plastic material containing a filamentary material as described above is useful for the manufacture of belts and a number of manufactured articles, for example tires, in which the use of such a material increases the durability. resistance to cuts and tears, compound stability and tread life, while developing other useful characteristics.
The invention is described in correlation with the appended drawing, which is given only by way of example and should not be considered as limiting: in fact, many methods of applying a material comprising straight or straight filaments can be employed. folded between sheets of el-astomer and other plastics, or for supplying such a material, either in the rectilinear state or in the folded state, by means of a magnetic feed device in which magnetic members can be placed so as to orient the sections of wire, etc.
In the accompanying drawing: 1a is a schematic elevational view of an installation which can be used, and gives an illustration of the process; la? ig.2 is a perspective view of folded sections of metal wire incorporated between two sheets for the manufacture of tires; Fig. 3 is a comparative graph of the resistance to penetration of various rubbers in which sections of wire have been incorporated in different ways;
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- Fig. 4 is a comparative graph of the tensile strength of various rubbers in which sections of wire have been incorporated in different ways; - Figs. 5, 6 and 7 represent metal wires or the like bent in different shapes.
Figs. 1 and 2 show the use, for the implementation of the invention, of two rubber sheets. If a single sheet is employed, the filamentous material is spread over its surface by suitable means as shown, or by blowing (if it is wad or the like) or by some other means, and is pressed into the sheet, if necessary, by passing this sheet between calender rolls or by subjecting it to the pressure of a suitable press. If more than two rubber sheets are used, the filamentary material is spread by suitable means, between all the sheets, or between any two consecutive sheets only if it is not necessary to spread it between all the sheets.
The drawing relates to the use of short bent sections and short straight sections of wire, although Figs. 1 and 2 may relate to the preparation and use of short sections of any cabled or filamentary material, folded or not.
It can be seen in FIG. 1 the calendered sheet 5 of rubber wrapped around the roller 6 and being drawn between the rollers 6 and 7. The sheet 10 is also drawn between the rollers 6 and 7, under the sheet 5.
A number of wires 12 evenly spaced over a surface substantially the same width as the sheet 10, and parallel to each other, have a spacing such as to the rate at which the wires.
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are fed to the folding and cutting mechanism (as explained later), the desired number of folded sections or individual pieces of wire 13 is deposited on the sheet 10.
A magnet 14 may be provided to prevent the filamentous material from rebounding when it touches the sheet 10, and to provide the desired even distribution.
The threads are intermittently fed under the roller 15. When the folding block 16 and the knife 17 are lifted, the threads pass the roller 15 and rest on the support 18. The desired length of threads is pushed past the knife 17. , then the folding block 16 and the knife
17 are lowered simultaneously. The presser block 19 simply has the role of maintaining the threads on the support 18 while their ends are bent by the block 16. The threads are cut to the desired length by the knife 17 when the latter is lowered into position. shown in phantom lines.
Thanks to such a device, with a number of threads and a given speed in appropriate correlation with the driving speed of the rollers 6 and 7, the desired volume of folded threads 20 is deposited continuously over the entire width of the sheet 10. The volume ratio of the threads to the rubber sheets is adjusted by changing the speed of rollers 6 and 7.
These rollers 6 and 7 can only exert sufficient pressure to ensure good contact between the adjacent faces of the two sheets 5 and 10; well, by means of suitable adjustment means, any desired degree of pressure can be exerted in order to obtain a product of the desired thickness. When short straight sections of wire or other filamentary material are placed between two sheets which are flattened by longitudinal elongation, these short sections tend to orient longitudinally between the sheets, the degree of importance
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of this orientation depending on the degree of elongation of the sheets. If there is no flattening of the leaves, there is no orientation.
For the purpose of illustrating the present invention, it is believed that in the laminated sheet 25 the webs 5 and 10 are simply pressed together to a sufficient degree that after the vulcanization which follows this pressing they form a single sheet with a dispersion of folded sections of metal wire in the middle part of the thickness of this strip.
Alternatively, one can locate the filamentary material in two or more dispersions forming a sheet comparable to a multi-slice sandwich, by making two or more devices for supplying the filamentary material in series, and by feeding an additional web of plastic material over it. each new dispersion of filamentous material.
Fig. 2 is an enlarged view of the finished sheet 25 with the two webs 5 and 10 joined together, showing the folded yarn sections or individual pieces 13 grouped together in the interstitial space of the two webs. The properties of the sheet when finished depend, to some extent, on the proportion of sections used, as well as their length, degree of orientation between the webs, etc.
The invention is susceptible of all the variants which may come to mind of the technicians of the party as regards the tools used and the treatment methods.
Sheets prepared as described have valuable properties which are different in some respects from sheets prepared by rolling a mixture of rubber and stretches of wire. These properties are emphasized on
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Figs. 3 and 4.
Figs. 3 and 4 show the different effects on the resistance to penetration and on the tensile strength, respectively, of the same rubber in which different proportions of metal wires of different lengths have been incorporated, this incorporation being carried out in various ways. The resistance to penetration (measured in kilograms per square centimeter) is the unit force on a specimen with a diameter of 2.5 cm. It was calculated using the sample in the form of a flat plate fixed by its circumference and subjected at its center to a load corresponding to the formula on page 447 of "Mark's Mechincal Engineer's Handbook" (5th edition).
The tensile strengths (also measured in kg / cm) were calculated by dividing by the section in cm2 of a sample with a width of 2.5 cm, the breaking load (measured in kg).
The penetration and tensile strengths of the rubber used in the other tests, but without any wire reinforcement, are given in Table I and shown by vertical dashed lines with long lines in Figs. 3 and 4. Each point written on the two graphs is obtained by the average of the tests carried out on three samples: one cut in the direction of the calendering of the sheet, the other cut perpendicular to the previous direction, and the third cut at 45.
All the tests on samples with rectilinear sections were carried out using metal wire 1.27 cm in length and 0.15 mm in diameter; the tests on samples with folded sections were carried out using metal wire 2.54 cm long and 0.15 mm in diameter.
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TABLE I.
Control sample.
EMI9.1
<tb>
<tb> Composition <SEP> R.P. * <SEP> R.T. *
<tb> Pure <SEP> rubber <SEP> 197 <SEP> 141
<tb>
* In the various tables R. P. and R.T. denote respectively the resistance to penetration and the tensile strength. The numbers indicate kilograms per square centimeter. All rubber sheets tested were approximately 2.5mm thick, unless otherwise noted.
The properties of a mixture prepared by rolling incorporating straight wire segments, 1.27 cm in length and 0.15 mm in diameter into the rubber are shown in Figs. 2 and 3 in dotted lines, and are listed in the following table.
TABLE II.
Melangelamine.
EMI9.2
<tb>
<tb>
Grams <SEP> of <SEP> thread <SEP> by
<tb> 200 <SEP> of <SEP> rubber <SEP> R.P. <SEP> R. <SEP> T.
<tb>
2 @ <SEP> 268 <SEP> 61
<tb> 30 <SEP> 298 <SEP> 66
<tb> 50 <SEP> 411 <SEP> 67, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 86 <SEP> 391 <SEP> 70
<tb> 133 <SEP> 361 <SEP> 74.7
<tb> 200 <SEP> 341 <SEP> 74.9
<tb>
Straight sections of metal wire, identical to those which have been incorporated into the rubber by rolling, are deposited at random on one of the rubber plies, then covered by another ply, and the two plies are pressed together without appreciable elongation of the rubber. way %. produce test sheets approximately 2.54 mm thick (except for samples containing 200 g of metallic wire, which are approximately
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4 mm).
The properties of the various samples containing various proportions of sections of wire are shown by the thick solid lines in Figs. 3 and 4, The results are given in Table III, TABLEA III.
EMI10.1
yil yétaqùe reoHlie, deposited at the top rd.
EMI10.2
<tb>
<tb>
Grams <SEP> of <SEP> thread <SEP> by
<tb> 200 <SEP> g <SEP> of <SEP> rubber <SEP> R, P. <SEP> R.T.
<tb>
5 <SEP> 201 <SEP> 101
<tb> 10 <SEP> 321 <SEP> 121
<tb> 20 <SEP> 513 <SEP> 94
<tb> 30 <SEP> 489 <SEP> 107
<tb> 40 <SEP> 622 <SEP> 116
<tb> 50 <SEP> 462 <SEP> 83
<tb> 83 <SEP> 664 <SEP> 142
<tb> 200 <SEP> 724 <SEP> 144
<tb>
The thin continuous lines which connect only two points (each denoted by x) in Figs, 3, and 4 refer to the properties of sections of wire 25 mm in length and 0.15 mm in diameter, bent at 90, then deposited at random between two sheets of rubber. Table IV gives the approximate thickness of the test sheets finally obtained as well as the values given in Figures 3 and 4.
TABLE IV.
Folded metal wire. randomly deposited.
EMI10.3
<tb>
<tb>
Grams <SEP> of <SEP> wire <SEP> by <SEP> Thickness <SEP> of
<tb> 200 <SEP> k <SEP> of <SEP> rubber <SEP> the <SEP> sheet <SEP> R.P. <SEP> R.T. <SEP>
<tb>
50 <SEP> 2.54 <SEP> 415 <SEP> 83
<tb> 200 <SEP> 4.57 <SEP> 691 <SEP> 178
<tb>
Tables and charts show that resistance to. penetration is increased by the different
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sections of wire incorporated in various ways, and that increasing the proportion of sections increases this resistance. The addition of sections of wire by rolling decreases the tensile strength appreciably. Straight sections of wire, incorporated in increasing proportions according to the method of the present invention, increase the tensile strength until it reaches approximately that of the control sample.
Surprisingly, yarn folded in a sufficiently large proportion, that is to say with sufficient overlaps, provides an unexpected increase in tensile strength.
Tests show that increasing the diameter of the wire incorporated into the rubber by rolling, from 0.15 mm to 0.38 mm, while maintaining the proportion by weight of the metal wire, causes a decrease in both the resistance to penetration and tensile strength. Likewise, the increase in length of the sections from 13 mm to 38 mm, in wire 0.15 mm in diameter, decreases the resistance to penetration and the tensile strength.
Figs. 5, 6 and 7 show various shapes of sections of metal wire or other unitary wire. In Fig. 5, the ends 30 of a rectilinear section are bent at an angle to facilitate the retention of adhesion to the plastic material; the ends 31 of the square wire of FIG. 6 are also folded at an angle for the same result. A sawtooth shape as shown in FIG. 7 does not require bending at the ends because this overall shape lends itself to permanent encrustation in the plastic material; the same is true of a wire bent in a spiral. The plastic material used is
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preferably of the heat hardening type.
The sheet containing one or more dispersions of sections of filamentous material is manufactured so as to obtain the desired product, and then is cured: for example, a tire, belt or other object is incorporated into a sheet of vulcanizable rubber mixture containing a dispersing short sections, then heating to treat the rubber.
Although the invention has been described more particularly with regard to the incorporation of sections of metal wire into rubber, the same process can be used to incorporate sections of metal wire into other plastics, which may or may not be vulcanizable.
Of course, the invention is not limited to the embodiments shown and described, which have been chosen only as examples.