BRPI0707478A2

BRPI0707478A2 - cabo compósito elástico, tecido compósito, pneumático e processo de fabricação de um cabo

Info

Publication number: BRPI0707478A2
Application number: BRPI0707478-6A
Authority: BR
Inventors: Henri Barguet; Brigitte Chauvin; Alain Domingo; Thibaud Pottier
Original assignee: Technologie Michelin E Michelin Rech Et Tech S A Soc D
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2011-05-03
Also published as: JP2009526138A; US20090294009A1; EP1984560B1; FR2897076A1; EP1984560A1; JP5189992B2; WO2007090603A1; FR2897076B1; CN101379241B; US8166741B2; CN101379241A

Abstract

CABO COMPóSITO ELáSTICO, TECIDO COMIPóSITO, PNEUMATICO E PROCESSO DE FABRICAçãO DE UM CABO Cabo compósito (C-I) metal-têxtil elástico de duas camadas (Ci, Ce) de construção 1+N que é formado por um núcleo ou camada interna (C-I) que compreende um fio de alma têxtil (10) de diâmetro d~1~, e uma camada externa metálica (Ce) de N fios (12) de diâmetro d2 enrolados juntos em hélice de acordo com um passo P2 em torno da camada Ci, o dito cabo sendo caracterizado pelo fato de que ele apresenta as características seguintes (P2 em mm):As> 1,O%;At>4,0%;Af>6,0%;d1> 1,1 d~2~;4<p~2~< 14; 1 ofiode alma (10) é uma fibra têxtil, e ele é revestido com uma bainha de composição de elastómero diênico (11), As sendo o alongamento estrutural do cabo compósito, At seu alongamento total na ruptura, e Af sendo o alongamento na ruptura da fibra têxtil. Utilização de um tal cabo para o reforço dos pneumáticos, por exemplo na cinta desses pneumáticos.

Description

"CABO COMPÓSITO ELÁSTICO, TECIDO COMPOSTO,PNEUMÁTICO E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE UM CABO"

A presente invenção é relativa aos cabos metálicos do tipo"elásticos" (i.e., de alta elongação), utilizáveis para o reforço de artigos feitosde borracha tais como pneumáticos. Ela se refere mais especialmente àutilização de tais cabos nas armaduras de reforço do topo dos pneumáticos.

Um pneumático com armadura de carcaça radial, de maneiraconhecida, compreende uma banda de rodagem, dois frisos inextensíveis, doisflancos que ligam os frisos à banda de rodagem e uma armadura de topo ou"cinta" disposta circunferencialmente entre a armadura de carcaça e a bandade rodagem, essa cinta sendo constituída por diversas lonas ou camadas deborracha que compreende ou não elementos de reforço ("reforços") tais comocabos ou monofilamentos, do tipo metálicos ou têxteis.

A dita cinta de pneumático é geralmente constituída por pelomenos duas lonas ou camadas de cinta superpostas, qualificadas geralmentede lonas "de trabalho" ou lonas "cruzadas", cujos cabos de reforço, em geralmetálicos, são dispostos praticamente paralelos uns aos outros no interior deuma camada, mas cruzados de uma camada para a outra (quer dizerinclinados, simetricamente ou não, em relação ao plano circunferencialmediano) de um ângulo que está geralmente compreendido entre IO0 e 45° deacordo com o tipo de pneu considerado. Essas camadas ou lonas cruzadaspodem ser completadas por diversas outras lonas ou camadas de borrachaauxiliares que compreendem ou não reforços.

Em especial, de maneira bem conhecida, a cinta podecompreender por exemplo uma ou várias lonas ou camadas ditas "deproteção", situadas sob a banda de rodagem e que encimam a ou as lonas detopo de trabalho, encarregadas de proteger o resto da cinta das agressõesexternas, rasgamentos ou outras perfurações. Esse é por exemplo o caso geralnas cintas dos pneumáticos para veículos Pesados ou de Engenharia Civil.Essas lonas ou camadas de proteção devem sersuficientemente flexíveis e deformáveis para, por um lado, se ajustar damelhor maneira possível à forma do obstáculo sobre o qual a cinta se apóiapor ocasião da rodagem, e, por outro lado se opor à penetração de corposestranhos radialmente no interior dessa última. A satisfação de tais critériosexige, de maneira conhecida, a utilização nessas camadas de proteção dereforços ou cabos que apresentam uma alta elasticidade assim como umaenergia na ruptura elevada.

São utilizados habitualmente cabos de aço (em inglês iiSteelcords") ditos "de cordões" (iiStrand cords") (qualificados também de cabos"HE" para alta elongação), que são unidos pela técnica conhecida detorcedura e constituídos por uma pluralidade de cordões metálicos retorcidosjuntos em hélice, cada cordão compreendendo vários (três ou mais) fios deaço também enrolados juntos em hélice.

Tais cabos elásticos de cordões foram descritos em um grandenúmero de patentes ou pedidos de patente (ver por exemplo US 3 686 855,US 4 176 705, WO 2004/003287 ou US 2005/0183808), em especial parareforçar lonas de topo de proteção de pneumáticos para veículos industriaistais como Veículos Pesados ou de engenharia Civil (ver por exemplo US 5843 583, US 6 475 636, WO 2004/003287 ou US 2005/0183808, WO2004/033789 ou US 7 089 726, WO 2005/014925 ou US 2006/0179813).

Um inconveniente bem conhecido desses cabos de cordões éque eles são custosos, isso a duplo título: por um lado, eles são preparados emduas etapas, a saber por fabricação prévia dos cordões e depois união porretorcedura desses cordões; por outro lado, eles necessitam geralmente deuma torção elevada de seus fios (ou seja passos de hélice muito curtos), torçãocom certeza indispensável para conferir aos mesmos a elasticidade desejadamas que implica velocidades de fabricação reduzidas. Esse inconveniente serepercute naturalmente no custo dos próprios pneumáticos.Um outro inconveniente geral desses cabos elásticos decordões é seu volume (diâmetro externo) grande. Ora, um objetivo maior deum fabricante de pneumáticos que deseja reduzir a resistência à rodagem dosditos pneumáticos, e portanto a histerese entre outras das cintas depneumáticas, é hoje em dia diminuir a espessura dos tecidos de reforçocompósitos utilizados nessas cintas, em especial graças ao desenvolvimentode cabos de compacidade maior.

Prosseguindo suas pesquisas, as Requerentes descobriram umcabo elástico novo, de grande compacidade, que não somente permite corrigiros inconvenientes precitados dos cabos elásticos de cordões, mas melhoraainda mais a resistência das cintas dos pneumáticos.

Em conseqüência disso, um primeiro objeto da invenção é umcabo compósito metal-têxtil, elástico, de duas camadas (Ci, Ce), deconstrução 1+N, que é formado por um núcleo ou camada interna (Ci) quecompreende um fio de alma têxtil de diâmetro di, e uma camada externametálica (Ce) de N fios de diâmetro d2 enrolados juntos em hélice de acordocom um passo p2 em torno da camada interna Ci, o dito cabo sendocaracterizado pelo fato de que ele apresenta por outro lado as característicasseguintes combinadas (p2 em mm):

■ As > 1,0 %; At > 4,0 %; Af > 6,0 %; dj > 1,1 d2; 4 < p2 < 14;

■ o fio de alma é uma fibra têxtil, e ele é revestido com umabainha de composição de elastômero diênico,

As sendo o alongamento estrutural do cabo compósito, At seualongamento total na ruptura, e Af sendo o alongamento na ruptura da fibratêxtil.

Esse cabo de duas camadas pertence à família genérica doscabos compósitos (ou híbridos) metal-têxtil de duas camadas, de construção1+N, que compreende um núcleo feito de polímero e uma camada externametálica de N fios individuais (ver a título de exemplos GB 1 100 686, FR 2260 660 ou US 3 977 174, US 2003/0051788).

Graças a sua construção específica, o cabo da invençãoapresenta uma alta elasticidade combinada com uma compacidade grande,uma excelente oenetrabilidade pela borracha favorecendo sua resistência àcorrosão. Ele é simples de preparar, pode ser fabricado em uma só etapa eapresenta um custo industrial reduzido. Graças a sua camada internaespecífica, torções moderadas podem ser utilizadas nos N fios de sua camadaexterna.

A invenção também se refere a qualquer tecido compósito quecompreende uma matriz feita de matéria plástica e/ou de borracha reforçadapor um cabo de acordo com a invenção.

A invenção se refere também à utilização de um tal cabo comoelemento de reforço de artigos ou de produtos semi-acabados feitos dematéria plástica e/ou de borracha, os ditos artigos ou produtos sendonotadamente destinados a qualquer sistema de ligação ao solo dos veículosautomóveis, tais como pneumáticos, apoios internos de segurança parapneumáticos, rodas, molas feitas de borracha, articulações elastoméricas,outros elementos de suspensão e antivibratórios, assim como esses artigos ouprodutos eles próprios semi-acabados.

Os pneumáticos da invenção pode ser destinados a veículos dotipo turismo, 4x4, "SUV" (Sport Utility Vehicles), mas também a veículos deduas rodas tais como motos, ou a veículos industriais escolhidos entrecaminhonetes, "Veículos Pesados" - i.e., metrô, ônibus, equipamentos detransporte rodoviário (caminhões, tratores, reboques), veículos de fora deestrada -, equipamentos agrícolas ou de Engenharia Civil, aviões, outrosveículos de transporte ou de manutenção.

O cabo da invenção é mais especialmente destinado a serutilizado como elemento de reforço de uma conta de pneumático destinadoem especial aos veículos acima.A invenção assim como suas vantagens serão facilmentecompreendidas à luz da descrição e dos exemplos de realização que seseguem, assim como das figuras 1 a 5 relativas a esses exemplos queesauematizam. respectivamente:

- uma curva força-alongamento de um cabo elástico de acordocom a invenção (Fig. 1);

- em corte transversal, dois cabos elásticos de construção 1+Nde acordo com a invenção, utilizáveis por exemplo em uma cinta de umpneumático para veículo turismo, caminhonete ou Veículo Pesado (Fig. 2 eFig. 3);

- em corte transversal, um cabo de cordões elásticoconvencional, de construção 3(1+5), utilizável também em uma cinta de umtal pneumático (Fig. 4)

- em corte radial, e em uma representação muito geral, uminvólucro de pneumático de armadura de carcaça radial, por exemplo paraveículo de turismo, caminhonete ou Veículo Pesado, que pode incorporar emsua cinta um cabo de acordo com a invenção (Fig. 5).

I. MEDIÇÕES E TESTES

1.1. Medições dinamométricas

Para o que diz respeito aos fios e cabos metálicos, as mediçõesde força na ruptura anotada Fm (carga máxima em N), de resistência naruptura anotada Rm (em MPa), e de alongamento total na ruptura (anotadoAt) (alongamento relativo em %) são efetuadas em tração, de acordo com anorma ISO 6892 (1984). É registrada a curva Força-elongação (Força-Alongamento) dos cabos testados, sob um tensão prévia inicial padrão de 13MPa, curva a partir da qual podem ser deduzidos os valores de alongamentoestrutural (anotado As) e de alongamento elástico (anotado Ae) do cabo(alongamentos relativos em %), como esquematizado por exemplo na Fig. 1.

No que diz respeito às fibras, as propriedade mecânicas emextensão são medidas de maneira conhecida com o auxílio de uma máquinade tração "INSTRON" (pinças "4D"). Cada elemento de fibra têxtil ésubmetido a uma tração (sob uma tensão prévia inicial padrão de 0,5 cN/tex),em um comprimento inicial de 400 mm a uma velocidade nominal de 200mm/min, depois de um condicionamento prévio de pelo menos 24 horas emuma atmosfera padrão (de acordo com a norma européia DIN EN 20139;temperatura de 20 ± 2°C; higrometria de 65 ± 2 %). O alongamento relativona ruptura da fibra (Af) é indicado em porcentagem (%).

Quanto às composições de borracha, as medições de módulosão efetuadas em tração, exceto indicação diferente de acordo com a normaASTM D 412 de 1998 (corpo de prova "C"): mede-se em segunda elongação(quer dizer depois de um ciclo de acomodação) o módulo secante"verdadeiro" (quer dizer reduzido à seção real do corpo de prova) a 10 % dealongamento relativo, anotado ElOe expresso em MPa (condições normais detemperatura e de higrometria de acordo com a norma ASTM D 1349 de 1999).

1-2. Teste de permeabilidade ao ar

O teste de permeabilidade ao ar constitui um meio simples demedição indireta da taxa de penetração do cabo por uma composição deborracha. Ele é realizado em cabos extraídos diretamente, por descascamento,das lonas de borracha vulcanizadas que eles reforçam, esses cabos sendoportanto penetrados pela borracha cozida.

O teste é realizado em um comprimento de cano determinado(por exemplo 2 cm) da maneira seguinte: envia-se ar na entrada do cabo, sobuma pressão dada (por exemplo 1 bar), e mede-se o volume de ar na saída,com o auxílio de um medidor de vazão; durante a medição a amostra de caboé bloqueada em uma junta estanque de tal maneira que somente a quantidadede ar que atravessa o cabo de uma extremidade à outra, de acordo com seueixo longitudinal, é levada em consideração pela medição. Quanto maior for ataxa de penetração do cabo pela borracha, menor é a vazão medida.

II. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

II-I. Cabo da invenção

O cabo compósito (metal-têxtil) de duas camadas (Ci, Ce) dainvenção, de construção 1+N, é formado por um núcleo ou camada interna(Ci) que compreende um fio de alma têxtil de diâmetro dl5 e uma camadaexterna metálica (Ce) de N fios de diâmetro d2 enrolados juntos em hélice deacordo com um passo p2 em torno da camada Ci; ele apresenta por outro ladoas características seguintes combinadas (p2 em mm):

■ As > 1,0 %; At > 4,0 %; Af > 6,0 %; ^ > 1,1 d2; 4 < p2 < 14;

Em outros termos, o cabo da invenção é gomado interiormente("gomado in situ"): seu fio de alma e sua camada Ce são separadosradialmente por uma espessura mínima (ou bainha) de composição deelastômero diênico. Exceto revestimento ("coaíwg") ulterior com uma outraborracha ou polímero, o cabo da invenção é portanto, como tal, desprovido degoma ou qualquer outra bainha de polímero em sua periferia (i.e., em tornodos N fios individuais que constituem sua camada externa Ce), tal como ele érepresentado por exemplo nas Fig. 2 e 3 anexas que serão comentadas emdetalhe ulteriormente.

O cabo da invenção é um cabo dito do tipo "elástico" (ou "altaelongação"), quer dizer um cabo que verifica por definição, no presentepedido, pelo menos as duas características seguintes:

As > 1,0 %; At > 4,0 %.

É lembrado que de maneira bem conhecida pelo profissional(ver por exemplo os documentos US 5 843 583 e WO 2005/014925precitados), o alongamento total na ruptura (At) de um cabo metálico elásticoé a soma de três alongamentos distintos (At = As + Ae + Ap):

- um alongamento estrutural As, que resulta da construção,própria aeração do cabo e de suas elasticidade própria, se for o caso de umapré-conformação imposta a um ou vários desses fios constitutivos;

- um alongamento elástico Ae, que resulta da própriaelasticidade do metal dos fios metálicos, tomados individualmente (lei de Hooke);

- um alongamento plástico Ap, que resulta da plasticidade(deformação irreversível para além do limite de elasticidade) do metal dessesfios metálicos tomados individualmente.

Assim, uma curva de tração (ou curva Força-Elongação) deum tal cabo se caracteriza por três zonas de módulos (inclinações) bemdiferentes, como ilustrado na Fig. 1. É bem visto nessa curva de tração(referenciada 1):

- uma primeira zona (2) de inclinação(ões) pequena(s) parapequenos alongamentos, que corresponde à parte estrutural do alongamento;

- uma segunda zona (3) de inclinação substancialmenteconstante e forte para os alongamentos superiores, que corresponde à parteelástica do alongamento (lei de Hooke);

- finalmente uma terceira zona (4) na qual o módulo (tangenteà curva de tração) diminui com o aumento de alongamento, que corresponde àparte plástica do alongamento.

Por convenção reconhecida pelo profissional, o alongamentoestrutural As é definido, na curva Força-Elongação, como o ponto deinterseção (5) entre a abscissa (eixo da elongação) e a tangente (6) à parteelástica (3) da curva de tração (1). Os alongamentos As+Ae (7) e oalongamento total (8) se deduzem facilmente da curva como indicado na Fig.1.

De preferência, no cabo da invenção, têm-se as seguintesrelações que são verificadas:

- As > 1,5 %; At > 4,5 %.

Mais preferencialmente ainda, têm-se as relações:

- As > 2,0 %; At > 5,5 %.

No cabo da invenção a relação di/d2 deve ser superior a 1,1,preferencialmente superior a 1,3. Se a alma têxtil é pequena demais emrelação ao diâmetro dos fios metálicos, a dessaturação da camada externa Ceé insuficiente, sua aeração estrutural como seus valores de alongamentos As e

At são muito pequenos; existem por outro lado riscos de instabilidade e deirregularidade de união; tudo isso não permite atingir o nível de resistênciamínimo visado. Por outro lado, de acordo com as aplicações em questão, umaalma têxtil grande demais pode prejudicar a compacidade e o custo do cabopor unidade de seção, finalmente seu volume no compósito ou tecido que eleé destinado a reforçar. Por todas as razões indicadas acima, a relação di/d2 éde preferência compreendida entre 1,3 e 3,0, mais preferencialmente aindacompreendida em um domínio de 1,5 a 2,5.

A camada interna Ci do cabo, chamada correntemente de"núcleo" ("core") pelo profissional, compreende portanto uma fibra têxtilrevestida com uma goma de revestimento.

Por fibra têxtil, entende-se aqui e de maneira geral qualquertipo de fio têxtil, sintético ou natural, que ele esteja no estado de monofio querdizer de um filamento elementar (unitário) de diâmetro relativamente grande(por exemplo igual ou superior a 50 μιη), ou no estado de fibramultifilamentar ("yarn" em inglês) que compreende uma pluralidade defilamentos elementares de diâmetro relativamente pequeno (por exemploinferior a 50 μιη), os ditos monofios ou fibras multifilamentares podendo sertorcidos (i.e., providos de uma torção) ou não torcidos (i.e., desprovidos detorção), a dita fibra multifilamentar podendo ser ela própria elementar("single yam") ou resultando da união de vários filamentos elementares, elespróprios torcidos ou não. A definição precedente se aplica a um fio no estadobruto como a um fio tratado, que compreende por exemplo um sistemaadesivo para borracha.

A fibra têxtil escolhida deve apresentar, no estado inicial(antes de fabricação do cabo) como no estado final (depois de fabricação docabo, portanto sob sua forma revestida), um alongamento na ruptura Afsuperior a 6 %, sem o que o alongamento estrutural As do cabo é insuficientee suas propriedades de resistência degradadas. Por essa razão, é preferido queAf seja superior a 8 %, mais preferencialmente superior a 10 %. Taiscaracterísticas excluem por exemplo as fibras têxteis de módulo muito alto ede pequeno alongamento na ruptura tais como as fibras aramida.

Pelas razões indicadas acima, a fibra têxtil da alma é escolhidade preferência no grupo constituído pelas fibras feitas de poliéstertermoplástico (tal como por exemplo PET ou PEN), de poliamidatermoplástica (tal como por exemplo poliamida ou Nylon® 6-6), de celulose(tal como rayon), e pelas misturas de tais fibras.

É preferido mais especialmente utilizar uma fibra feita depoliéster termoplástico, notadamente feita de PET (polietileno tereftalato) oude PEN (polietileno naftalato).

De preferência, o título da fibra têxtil é compreendido entre100 e 300 tex (peso em gramas de 1000 metros de fibra - lembrança: 0,111tex é igual a 1 denier), mais preferencialmente compreendido entre 150 e 250tex. Esse título é determinado em amostra de 50 m, por pesagem dessecomprimento de fibra, depois de condicionamento prévio durante pelo menos24 horas, em uma atmosfera padrão (norma DIN EM 20139).

De preferência essa fibra têxtil é uma fibra multifilamentar.Seus filamentos elementares têm um diâmetro preferencialmentecompreendido entre 5 e 50 μιη, mais preferencialmente entre 10 e 30 μιη.

Essa fibra multifilamentar é ainda mais preferencialmenteprovida de torção:

- seja ela constituída por um só filamento também chamado"fio" (uSingle yarn"); nesse caso, seus filamentos elementares são torcidossobre si mesmos por um processo dito de sobre-torcedura para formar o quese tem o costume de chamar um "sobre-torcido" ("/Oldedyarn"), ou

ou

- seja ela constituída por vários filamentos; nesse caso, são osfilamentos que são torcidos entre si por uma operação dita de retorcedura paraformar um "retorcido" têxtil (iiCord" ou "plied yarn").

A torção permite vantajosamente modular o alongamentoestrutural As do cabo e sua rigidez (parte inicial de sua curva força-alongamento), em função da aplicação visada. Assim, de preferência, osfilamentos elementares da fibra multifilamentar apresentam uma torçãocompreendida entre 50 e 500 voltas/metro, mais preferencialmentecompreendida entre 150 e 450 voltas/metro.

Uma outra vantagem de uma fibra multifilamentar é que ela serevelou, no cabo da invenção, conservar sua tensão depois de fabricação docabo, contrariamente ao caso de um monofio que tem tendência a se relaxar.Uma pré-tensão mecânica mantida sobre a alma vai retardar o trabalhomecânico da camada externa metálica, o que pode constituir vantajosamenteuma reserva de alongamento por exemplo para a lona ou o tecidoemborrachado que ρ cabo é destinado a reforçar no pneumático da invenção.

De acordo com um modo de realização preferido, a fibra têxtilé incorporada sob a forma encolada, quer dizer que ela já compreende umacamada adesiva, por exemplo uma cola do tipo RFL (resorcinol formol látex)ou composição adesiva equivalente, destinada a favorecer sua adesão àcomposição de elastômero diênico da goma de revestimento.O diâmetro d] da alma ou fibra têxtil é de preferênciacompreendido entre 0,2 e 1,5 mm, mais preferencialmente compreendidoentre 0,3 e 1 mm.

A fibra têxtil precedentemente descrita é portanto revestidacom uma bainha de composição de elastômero (ou borracha, os dois sendosinônimos) do tipo diênico, chamada também "goma de revestimento" nopresente pedido.

Os elastômeros diênicos podem ser classificados de maneiraconhecida em duas categorias, aqueles ditos essencialmente insaturados eaqueles ditos essencialmente saturados. É assim, por exemplo, que asborrachas butila ou os copolímeros de dienos e de alfa-olefmas tipo EPDMentram na definição de elastômeros diênicos essencialmente saturados (taxade motivos de origem diênica pequena ou muito pequena, sempre nitidamenteinferior a 15 %).

Ainda que ela seja aplicável a qualquer tipo de elastômerodiênico, a presente invenção é preferencialmente executada comumelastômero diênico do tipo bastante insaturado. Esse elastômero diênico émais preferencialmente escolhido no grupo constituído pelos polibutadienos(BR), pela borracha natural (NR), pelos poliisoprenos de síntese (IR), pelosdiferentes copolímeros de butadieno, pelos diferentes copolímeros deisopreno, e pelas misturas desses elastômeros, tais copolímeros sendonotadamente escolhidos no grupo constituído pelos copolímeros de butadieno-estireno (SBR), sejam esses últimos preparados por polimerização ememulsão (ESBR) como em solução (SSBR), os copolímeros de isopreno-butadieno (BIR), os copolímeros de isopreno-estireno (SIR)e os copolímerosde isopreno-butadieno-estireno (SBIR).

Um modo de realização especialmente preferencial consisteem utilizar um elastômero "isoprênico", quer dizer um homopolímero ou umcopolímero de isopreno, em outros termos um elastômero diênico escolhidono grupo constituído pela borracha natural (NR)5 pelos poliisoprenos desíntese (IR), pelos diferentes copolímeros de isopreno e pelas misturas desseselastômeros. O elastômero isoprênico é de preferência borracha natural ou umpoliisopreno de síntese do tipo eis-1,4. Entre esses poliisoprenos de síntese,são utilizados de preferência poliisoprenos que têm uma taxa (% molar) deligações eis-1,4 superior a 90 %, mais preferencialmente ainda superior a 98%. De acordo com outros modos de realização preferenciais, o elastômerodiênico pode ser constituído, na totalidade ou em parte, por um outroelastômero diênico tal como, por exemplo, um elastômero SBR utilizado emmistura ou não com um outro elastômero, por exemplo do tipo BR.

A goma de revestimento pode conter um único ou várioselastômero(s) diênico(s), esse(s) último(s) podendo ser utilizado(s) emassociação com qualquer tipo de elastômero sintético que não seja diênico, emesmo com polímeros diferentes dos elastômeros.

A goma de revestimento é do tipo reticulada, quer dizer queela compreende por definição um sistema de reticulação adaptado parapermitir a reticulação (endurecimento) da composição por ocasião de seucozimento ulterior no artigo acabado (por exemplo pneumático). Depreferência, o sistema de reticulação da bainha de borracha é um sistema ditode vulcanização, quer dizer à base de enxofre (ou de um agente doador deenxofre) e de um acelerador primário de vulcanização. A esse sistema devulcanização de base podem ser acrescentados diversos aceleradoressecundários ou ativadores de vulcanização conhecidos. O enxofre é utilizadoa uma taxa preferencial compreendida entre 0,5 e 1,0 pce, maispreferencialmente compreendida entre 1 e 8 pce, o acelerador primário devulcanização, por exemplo uma sulfenamida, é utilizado a uma taxapreferencial compreendida entre 0,5 e 10 pce, mais preferencialmentecompreendida entre 0,5 e 5 pce.

A goma de revestimento pode compreender também, além dodito sistema de reticulação, a totalidade ou parte dos aditivos habitualmenteutilizados nas matrizes de borracha destinadas à fabricação de pneumáticos,tais como por exemplo cargas reforçadoras como o negro de fumo ou cargasinorgânicas como a sílica, agentes de acoplamento, agentes anti-envelhecimento, antioxidantes, agentes plastificantes ou óleos de extensão,sejam esses últimos de natureza aromática ou não aromática (notadamenteóleos muito pouco ou não aromáticos, por exemplo do tipo naftênicos ouparafínicos, de alta ou de preferência de baixa viscosidade, óleos MES ouTDAE), resinas plastificantes de alta Tg superior a 3O0C, agentes quefacilitam a utilização (processabilidade) das composições no estado cru,resinas de viscosidade, agentes anti-reversão, aceitadores e doadores demetileno tais como por exemplo HMT (hexametilenotetramina) ou H3M(hexametoximetilmelamina), resinas reforçadoras (tais como resorcinol oubismaleimida), sistemas promotores de adesão conhecidos do tipo saismetálicos por exemplo, notadamente sais de cobalto ou de níquel.

A taxa de carga reforçadora, por exemplo negro de fumo ouuma cara iônica reforçadora tal como sílica, é de preferência superior a 50pce, por exemplo compreendida entre 60 e 140 pce. Ela é maispreferencialmente superior a 70 pce, por exemplo compreendida entre 70 e 120 pce.

Como negros de fumo convém todos os negros de fumo,notadamente os negros do tipo HAF, ISAF, SAF convencionalmenteutilizados nos pneumáticos (negros ditos de grau pneumático). Entre essesúltimos, serão citados mais especialmente os negros de fumo de grau (ASTM)300, 600 ou 700 (por exemplo N326, N330, N347, N375, N683, N772).Como cargas inorgânicas reforçadoras convém notadamente cargas mineraisdo tipo sílica (SiO2), notadamente as sílicas precipitadas ou pirogenadas queapresentam uma superfície BET inferior a 450 m2/g, de preferência de 30 a400 m2/g.O profissional saberá, à luz da presente descrição, ajustar aformulação da goma de revestimento a fim de atingir os níveis depropriedades (notadamente módulo de elasticidade) desejados, e adaptar aformulação à aplicação específica considerada.

A formulação da goma de revestimento pode ser escolhidaidêntica ou não à formulação da matriz de borracha que os cabos da invençãosão destinados a reforçar, o essencial sendo que não haja problema decompatibilidade entre os materiais respectivos. De preferência, a goma derevestimento apresenta, no estado reticulado, um módulo secante em extensãoElO (a 10 % de alongamento) compreendido entre 4 e 25 MPa, maispreferencialmente entre 4 e 20 MPa; valores compreendidos notadamenteentre 5 e 12 MPa se revelaram convir especialmente para o reforço das cintasde pneumáticos.

A bainha de borracha que circunda o fio de alma tem umaespessura mínima que é de preferência superior a 10 μπι, maispreferencialmente superior a 20 μπι, e uma espessura máxima de preferênciainferior a 100 μηι, mais preferencialmente inferior a 100 μπι, isso em todoponto da camada interna (Ci).

Sua espessura média é de preferência compreendida entre 25 e75 μπι, mais preferencialmente compreendida entre 40 e 60 μπι, isso qualquerque seja o diâmetro da alma têxtil di. Esse domínio preferencial de valores serevelou um compromisso muito bom em termos de realização, compacidade,custo, especialmente da característica As essencial para o desempenho e aresistência do cabo em pneumático.

Em outros termos, considerando-se a faixa de variação dodiâmetro di do fio de alma, a camada interna Ci (constituída, será lembradode novo, pelo fio de alma e pela goma de revestimento que circunda o ditofio) tem um diâmetro que é de preferência compreendido entre 0,2 e 1,7 mm,mais preferencialmente compreendido entre 0,3 e 1,1 mm.A camada externa metálica (Ce) é portanto constituída por Nfios individuais, de diâmetro d2, enrolados juntos em hélice de acordo com umpasso p2 em torno da camada Ci precedentemente descrita, o dito passo p2sendo compreendido entre 4 e 14 mm. É lembrado aqui que, de maneira bemconhecida, o passo "p" representa o comprimento, medido paralelamente aoeixo do cabo, no final do qual um fio que tem esse passo efetua uma voltacompleta em torno do dito eixo do cabo. Um passo p2 curto demais (inferior a4 mm) é prejudicial para o alongamento estrutural do cabo da invenção;esbarra-se por outro lado em um problema de realização com riscos de defeitode união. Um passo p2 grande demais (superior a 14 mm) é prejudicial para aelasticidade do cabo. Por todas essas razões, o passo p2 é de preferênciacompreendido entre 5 e 12 mm, ainda mais preferencialmente compreendidoem um domínio de 6 a 10 mm.

De preferência os N fios da camada Ce são todos metálicos,ficando entendido entretanto que a invenção se aplica também aos casos emque uma fração minoritária entre eles seria substituída por um ou vários fio(s)de uma natureza diferente, que não seja metálica.

Os N fios da camada Ce têm um diâmetro d2 que é depreferência compreendido entre 0,15 e 0,45 mm, mais preferencialmentecompreendido entre 0,20 e 0,40 mm.

De acordo com um modo preferencial da invenção, o sentidode torção (Z ou S) da camada Ce metálica (i.e., aquele de seus N fios) é omesmo (respectivamente Z ou S) que aquele da alma têxtil (i.e., de seusfilamentos elementares) da camada Ci quando a dita alma é uma fibramultifilamentar provida de torção. Foi constatado que uma tal configuraçãoera ainda mais favorável ao alongamento estrutural As do cabo.

De acordo com um outro modo preferencial, a fim de obter porum lado um alongamento estrutural As maior e por outro lado uma melhorpenetrabilidade do cabo da invenção por uma matriz de polímero qualquerfavorecendo assim sua resistência à corrosão, é preferido que a camadaexterna Ce seja uma camada dita "insaturada" ou "incompleta", quer dizerque, por definição, existe espaço suficiente nessa camada tubular Ce paraadicionar aí pelo menos um (N+l)° fio de diâmetro d2, vários dos N fios seencontrando eventualmente em contato uns com os outros. Reciprocamente,essa camada tubular Ce seria qualificada de "saturada" ou "completa" se nãoexistisse espaço suficiente nessa camada para adicionar aí pelo menos um(Ν+1)° fio de diâmetro d2.

De preferência, a taxa de insaturação da camada externa Ce étal que só é possível adicionar aí um ou dois fios, mais preferencialmenteainda um só fio suplementar de diâmetro d2.

Os fios metálicos da camada Ce são preferencialmente feitosde aço, mais preferencialmente feitos de aço perlítico (ou ferrito-perlítico)com carbono designado abaixo por "aço ao carbono" ou ainda feitos de açoinoxidável (por definição, aço que compreende pelo menos 11 % de cromo epelo menos 50 % de ferro). Mas é evidentemente possível utilizar outros açosou outras ligas.

Quando um aço ao carbono é utilizado, seu teor em carbono éde preferência compreendido entre 0,4 % e 1,2 %, notadamente entre 0,5 % e1,1 %. Ele é mais preferencialmente compreendido entre 0,6 % e 1,0 % (%em peso de aço), um tal teor representando um bom compromisso entre aspropriedades mecânicas exigidas para o compósito e a realização dos fios.

O metal ou aço utilizado, que se trate em especial de um açoao carbono ou de um aço inoxidável, pode ser ele próprio revestido com umacamada metálica que melhora por exemplo as propriedades de execução docabo metálico e/ou de seus elementos constitutivos, ou as propriedades de usodos próprios cabo e pneumático, tais como as propriedades de adesão, deresistência à corrosão ou ainda de resistência ao envelhecimento.

De acordo com um modo de realização preferencial, o açoutilizado é recoberto com uma camada de latão (liga Zn-Cu) ou de zinco: élembrado que por ocasião do processo de fabricação dos fios, o revestimentode latão ou de zinco facilita a trefilação do fio, assim como a colagem do fiocom a borracha. Mas os fios poderiam ser recobertos com uma fina camadametálica que não seja latão ou zinco, que tem por exemplo como funçãomelhorar a resistência à corrosão desses fios e/ou a adesão dos mesmos àborracha, por exemplo uma fina camada de Co, Ni, Al, de uma liga de dois oumais dos compostos Cu, Zn, Al, Ni, Co, Sn.

Os fios metálicos do cabo da invenção possuem umaresistência em tração (Rm) de preferência superior a 1000 MPa, maispreferencialmente superior a 2500 MPa. O profissional sabe como fabricarfios de aço que apresentam tais características, ajustando para issonotadamente a composição do aço e as taxas de estiramento final desses fios,em função de suas próprias necessidades especiais.

De acordo com um modo preferencial, a camada externa Cecompreende de 4 a 10 fios (N = 4-10), em outros termos o cabo da invenção éescolhido no grupo dos cabos de construções 1+4, 1+5, 1+6, 1+7, 1+8, 1+9 e1+10. De acordo com um modo mais preferencial de realização da invenção,o cabo selecionado tem como construção 1+5, 1+6 ou 1+7.

O cabo de acordo com a invenção pode ser fabricado deacordo com diferentes técnicas, por exemplo:

- primeiro por revestimento, via uma cabeça de extrusão, dofio de alma com a goma de revestimento no estado cru, seguido

- por uma operação final de torção ou retorcedura, em linhacom a precedente, dos N fios da camada Ce em torno da camada Ci, operaçãono decorrer da qual os N fios vão vir se apoiar, transitoriamente, sobre a gomade revestimento crua.

O profissional teria podido esperar que a goma derevestimento no estado cru e sob temperatura relativamente elevada,apresentando conseqüentemente uma viscosidade reduzida, migre entre os Nfios da camada externa entes que esses últimos tenham tido o tempo de secolocarem corretamente no lugar. De maneira surpreendente, nada dissoacontece; a visco-elasticidade da composição de elastômero diênica parece aposteriori bem adaptada para evitar esse problema.

De preferência, a operação final acima de colocação no lugarda camada externa Ce é operada por um processo de retorcedura, por exemplocom o auxílio de uma máquina de retorcer com alimentação ou recepçãogiratória, o dito processo compreendendo essencialmente as seguintes etapas:

- enrolar em hélice sobre a dita camada interna Ci os fios dadita camada externa Ce de acordo com um passo de torção transitório dado; edepois

- aplicar uma sobre-torção destinada a reduzir esse passotransitório, quer dizer a aumentar o ângulo de hélice da dita camada externaCe e, conseqüentemente, a curvatura de hélice dessa última; e depois

- estabilizar por destorcimento o cabo obtido para a obtençãode um torque residual nulo.

Um tal processo de retorcedura confere a cada fio da camadaexterna Ce uma curvatura excessiva que o afasta, por ocasião do destorcimento, da camada interna Ci e da goma de revestimento. Essacurvatura é definida, por um lado pelo diâmetro de hélice dessa camadaexterna e, por outro lado, pelo passo de hélice p2 (ou então ângulo de hélice)da dita camada externa Ce.

Em resumo, de acordo com um modo de realizaçãoespecialmente preferido da invenção, tem-se pelo menos uma(independentemente das outras) das características listadas abaixo que éverificada no cabo da invenção:-As> 1,5%;

- At > 4,5 %;- Af > 8 %;

- 1,3 < Cd1M2);

- 5 <ρ2 < 12 (mm);

- 0,2 < di < 1,5 (mm)

- 0,15 <d2< 0,45 (mm);

- a espessura média da bainha de elastômero diênico écompreendida entre 25 e 75 μιη;

- a fibra têxtil da alma é escolhida no grupo constituído pelasfibras feitas de poliéster termoplástico, feitas de poliamida termoplástica,feitas de celulose, e pelas misturas de tais fibras;

- a fibra têxtil da alma é uma fibra multifilamentar;

- a fibra têxtil da alma é provida de torção;

- a camada interna Ci tem um diâmetro compreendido entre0,2 e 1,7 mm;

- a camada externa Ce compreende de 4 a 10 fios.

Mais preferencialmente o conjunto das característicaspreferenciais acima é verificado.

De acordo com um modo de realização ainda maisespecialmente preferido da invenção, tem-se pelo menos uma(independentemente das outras) das características listadas abaixo que éverificada no cabo da invenção:

- As > 2,0 %;

- At > 5,5 %;

- Af > 10,0%;

- 1,3 < (di/d2) < 3,0;

- 6 < p2 < 10 (mm);

- 0,3 < d! < 1,0 (mm)

- 0,2 < d2 < 0,4 (mm);

- a espessura média da bainha de elastômero diênico écompreendida entre 40 e 60 μηι;

- a fibra têxtil da alma é feita de poliéster termoplástico;

- a fibra têxtil da alma é uma fibra multifilamentar da qual atorção é compreendida entre 50 e 500 voltas/metro;

- a direção de torção da fibra da alma é a mesma (S ou Z) queaquela dos N fios da camada externa;

- a camada interna Ci tem um diâmetro compreendido entre0,3e l,lmm;

- a camada externa Ce compreende de 5, 6, ou 7 fios.

Mais preferencialmente ainda, o conjunto das característicasmais preferenciais acima é verificado.

A invenção se refere evidentemente ao cabo precedentementedescrito tanto no estado cru (sua goma de revestimento estando então nãovulcanizada) quanto no estado cozido (sua goma de revestimento estandoentão vulcanizada).

A título de exemplos, as Fig. 2 e Fig. 3 esquematizamrespectivamente, em corte perpendicular ao eixo do cabo (suposto retilíneo eem repouso), dois cabos preferenciais de construção 1+6 (cabo anotadoabaixo C-1) e construção 1+7 (cabo anotado abaixo C-2).

Nessas representações esquemáticas, cada fio da camada Cefoi representado, em corte transversal, como tendo um contorno circular, issopara simplificação; naturalmente, o profissional sabe que a forma real éaquela de uma elipse e não de um círculo, elipse que é ainda mais marcadaquanto maior for a torção dos fios externos (ou quanto mais curto for o passode hélice de torção).

Os cabos C-Ie C-2 de acordo com a invenção compreendemprimeiro uma camada interna (ou núcleo) Ci constituído pelo fio de alma (10,20) recoberto por uma goma de revestimento (11, 21). O fio de alma éconstituído por exemplo por um monofio ou uma fibra multifilamentar, porexemplo feita de poliéster termoplástico tal como PET ou PEN, poliamidatermoplástico tal como Nylon® 6-6 ou ainda feita de rayon, cujo diâmetro épor exemplo igual a cerca de 0,5 mm.

Nos dois casos, a bainha de borracha (11, 21) tem umaespessura média de 50 μιη, ela se estende de maneira contínua em torno dodito fio de alma (10, 20) que ela recobre, quer dizer que essa bainha écontínua na direção "ortorradial" do cabo (perpendicular a seu raio). Acomposição elastomérica (à base de borracha natural e negro de fumo) queconstitui a goma de revestimento do cabo da invenção tem por exemplo amesma formulação que aquela da lona de borracha de cinta que o cabo édestinado a reforçar.

A camada Ci, formada pela alma têxtil revestida de borracha éela própria circundada por uma camada externa Ce de seis ou sete fiosmetálicos (12, 22) cujo diâmetro (d2) é inferior ao diâmetro (di) do fio dealma têxtil (10, 20). Os fios metálicos são enrolados juntos em hélice deacordo com um passo p2 em torno da camada Ci. É bem visto que os fios (10,20 por um lado; 20, 22 por outro lado) são assim dispostos de acordo comduas camadas (Ci, Ce) tubulares, concêntricas e essencialmente adjacentes,que dão ao cabo seu contorno externo (13, 23) cilíndrico.

A bainha de borracha (11,21) recobre completamente o fio dealma (10, 20), em toda sua periferia. A curvatura dada por ocasião daretorcedura a cada fio metálico (12, 22) da camada Ce, é tal que esses fios nãoestão mais, pelo menos no cabo em repouso (sem tensão), em contato com agoma de revestimento e com a camada interna Ci.

II-2. Utilização em pneumático

O cabo da invenção é vantajosamente utilizável, como tal oupor exemplo incorporado a um tecido compósito metal-borracha, para oreforço de pneumáticos.

Um tal tecido compósito metal-borracha por de apresentar sobformas variadas, por exemplo sob a forma de uma lona, tira, pequena tira ousérie de pequenas tiras, outros blocos de borracha, de formas e dimensõesvariadas de acordo com as aplicações visadas, nos quais são incorporados oucom os quais operam junto cabos da invenção, sendo por outro lado entendidoque as composições elastoméricas que formam a matriz de borracha docompósito podem ter uma formulação idêntica ou diferente àquela utilizada,no cabo, para o revestimento da alma têxtil. Nesse compósito, a adesãodefinitiva entre o metal e a composição de borracha é obtida de maneiraconhecida no final do cozimento do artigo acabado (por exemplo opneumático) que compreende o dito compósito. De preferência, essecozimento é operado sob pressão.

O cabo da invenção é especialmente adaptado para ofuncionamento das cintas de pneumáticos, por exemplo de pneumáticos paraveículos de duas rodas tais como modo, avião, veículos de turismo ouveículos industriais tais como caminhonetes, Veículos Pesados ou deEngenharia Civil.

A Fig. 5 representa de maneira esquemática um corte radial deum pneumático que pode ser de acordo ou não com a invenção, dessarepresentação geral.

Esse pneumático 40 compreende um topo 42 reforçado poruma armadura de topo ou cinta 46, dois flancos 43 e dois frisos 44, cada umdesses frisos 44 sendo reforçado por exemplo com um cordonel 45. O topo 42é encimado por uma banda de rodagem não representada nessa figuraesquemática. Uma armadura de carcaça 47 é enrolada em torno dos doiscordonéis 45 em cada friso 44, o reviramento 48 dessa armadura 47 sendo porexemplo disposto na direção do exterior do pneumático 40 que é aquirepresentado montado em seu aro 49. A armadura de carcaça 47 é de maneiraconhecida em si constituída por pelo menos uma lona reforçada por cabosditos "radiais", quer dizer que esses canos são dispostos praticamenteparalelos uns aos outros e se estendem de um friso ao outro de maneira aformar um ângulo compreendido entre 80° e 90° com o plano circunferencialmediano (plano perpendicular ao eixo de rotação do pneumático que é situadoa meia distância dos dois frisos 44 e passa pelo meio da armadura de topo 46).

Naturalmente, esse pneumático 40 compreende por outro ladode maneira conhecida uma camada de goma ou elastômero interior(comumente chamada de "goma interior") que define a face radialmenteinterna do pneumático e que é destinada a proteger a lona de carcaça dadifusão do ar que provém do espaço interior ao pneumático. Vantajosamente,em especial no caso de um pneumático para Veículo Pesado, ele podecompreender por outro lado uma camada elastomérica intermediária dereforço que é situada entre a lona de carcaça e a camada interior, destinada areforçar a camada interior e, conseqüentemente, a lona de carcaça, tambémdestinada a deslocalizar parcialmente os esforços sofridos pela armadura decarcaça.

Esse exemplo se pneu de acordo com a invenção écaracterizado pelo fato de que sua cinta 46 compreende pelo menos uma lonaou camada de proteção que recobre radialmente o resto da cinta, cujos cabosde reforço são cabos de acordo com a invenção.

Nessa lona de proteção de cinta, a densidade dos cabos deacordo com a invenção é de preferência compreendida entre 30 e 60 cabos pordm (decímetro) de lona de cinta. Os cabos de acordo com a invenção são depreferência dispostos de tal maneira que a largura (anotada L) da ponte deborracha, entre dois cabos adjacentes, é compreendida entre 0,5 e 1,5 mm.

Essa largura L representa de maneira conhecida a diferença entre o passo decalandragem (passo de colocação do cabo no tecido de borracha) e o diâmetrodo cabo. Abaixo do valor mínimo indicado, a ponte de borracha, estreitademais, apresenta o risco de se degradar mecanicamente por ocasião dotrabalho da lona, notadamente no decorrer das deformações sofridas em seupróprio plano por extensão ou cisalhamento. Acima do máximo indicado,fica-se exposto a riscos de aparecimento de penetração de objetos, porperfuração, entre os cabos.

De preferência, a composição de borracha utilizada para otecido da lona de cinta apresenta, no estado vulcanizado (i.e., depois decozimento), um módulo secante em extensão ElO que é compreendido entre 4e 15 MPa, de preferência entre 5 e 12 MPa. É em um tal domínio de móduloque foi registrado o melhor compromisso de resistência entre os cabos dainvenção por um lado, os tecidos reforçados com esses cabos por outro lado.

III. EXEMPLOS DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO

III-1. Cabos da invenção

São utilizados nos ensaios que se seguem cabos com camadasde acordo com a invenção, de construções 1+6 e 1+7, tais como descritosprecedentemente e esquematizados nas Fig. 2 e 3.

As fibras têxteis utilizadas (feitas de PET) são bem conhecidaspelo profissional e estão disponíveis comercialmente, notadamente sob umaforma encolada. O fio de alma (10) do cabo C-I é constituído por um monofiofeito de PET {"regular") de diâmetro 0,5 mm (tenacidade = 58 cN/tex; af = 15%), encolado com o auxílio de uma cola RFL conhecida. O fio de alma (20)do cabo C-2 é uma fibra multifilamentar feita de PET ("regular") de diâmetro0,45 mm e de título 144 tex (tenacidade = 62 cN/tex; Af= 19 %), provida deuma torção sobre si mesma de 180 voltas/metro, também encolada.

Ao fios feito de aço ao carbono são preparados de maneiraconhecida, partindo-se por exemplo de fios máquina (diâmetro 5 a 6 mm) quesão primeiro estirados, por laminação e/ou trefilação até um diâmetrointermediário próximo de 1 mm. O aço utilizado é um aço ao carbono do tipode alta resistência (dito HT para iiHigh Tensile") cujo teor em carbono é decerca de 0,82 %, que compreende cerca de 0,5 % de manganês, o resto sendoconstituído por ferro e por impurezas inevitáveis habituais ligadas ao processode fabricação do aço.

Os fios de diâmetro intermediário são submetidos a umtratamento de desengorduramento e/ou decapagem, antes da transformaçãoulterior dos mesmos. Depois de colocação de um revestimento de latão sobreesses fios intermediários, é efetuado em cada fio um estiramento dito "final"(i.e., depois do ultimo tratamento térmico de têmpera especial), por trefilaçãoa frio em meio úmido com um lubrificante de trefilação que se apresenta porexemplo sob a forma de uma emulsão ou de uma dispersão aquosas.

Os fios feitos de aço assim trefilados têm o diâmetro φ e aspropriedades mecânicas seguintes:

Tabela 1

<table>table see original document page 27</column></row><table>

O revestimento de latão que circunda os fios tem umaespessura muito pequena, nitidamente inferior ao micrometro, por exemplo daordem de 0,15 a 0,30 μιη, o que é desprezível em relação ao diâmetro dos fiosfeitos de aço.

Depois de revestimento da alma têxtil com uma composição deelastômero diênico no estado cru, os fios metálicos são em seguida unidos, emlinha com a operação de revestimento, com o passo p2 para formar a camadaexterna Ce. Os dois cabos com camadas de acordo com a invenção assimobtidos, referenciados C-I e C-2, têm a construção, o diâmetro externo φ6(vantajosamente inferior a 1,5 mm nos dois casos) e as propriedadesmecânicas resumidas na tabela 2 abaixo (resistência Rm aqui calculadasomente na seção metálica do cabo, contribuição suprimida da camada Ci):

Tabela 2

<table>table see original document page 27</column></row><table>O cabo C-I (1+6), tal como esquematizado na figura 2, éportanto formado por 7 fios no total. Ele compreende um núcleo Ci formadopelo fio de alma revestido, a composição de elastômero diênico sendocolocada via uma cabeça de extrusão, na temperatura de 90-IOO0C. Essacamada Ci é circundada por uma camada externa cilíndrica de 6 fiosmetálicos eles próprios enrolados juntos em hélice (direção S) em torno daalma, de acordo com um passo p2 igual a 7,0 mm (ou seja um ângulo de hélicede cerca de 23°).

O cabo C-2, tal como esquematizado na Fig. 3, é formado por8 fios no total. Ele compreende uma camada interna Ci circundada por umacamada externa cilíndrica de 7 fios metálicos enrolados juntos em hélice(direção S) em torno da alma, de acordo com um passo p2 igual a 5,1 mm (ouseja um ângulo de hélice de cerca de 24°).

Nos dois casos, a bainha de borracha tem uma espessura médiada ordem de 50 μηι. Em repouso, quer dizer na ausência de tensão sobre ocabo da invenção (tal como esquematizado notadamente nas Fig. 2 e 3), os Nfios da camada externa Ce não estão em contato direto com a goma derevestimento, o que favorece naturalmente o alongamento estrutural dosmesmos. É bem visto por outro lado que a estrutura desse cabo da invençãolhe dá um caráter muito aerado tornando-o penetrável do exterior, porexemplo por goma ou qualquer outra matriz polimérica.

A composição elastomérica diênica (à base de borracha naturale de negro de fumo) que constitui a goma de revestimento do cabo dainvenção tem a mesma formulação que aquela da lona de topo de proteçãoque o cabo C-I é destinado a reforçar no ensaio que se segue.

É notado em especial que os dois cabos da invençãoapresentam as características preferenciais seguintes:As > 2,0%; At > 6,0 %,

o cabo elástico C-2 de grande compacidade (que apresentavantajosamente um diâmetro externo inferior a 1,0 mm) verificando mesmoas características ainda mais preferenciais abaixo:As > 2,5%; At > 6,5 %,

Deve ser notado aqui que dois cabos de referência deestruturas 1+6 e 1+7 foram preparados, apresentando rigorosamente a mesmaconstrução, respectivamente, que aquelas dos cabos C-I e C-2 acima, comexceção da presença de uma goma de revestimento. Foi revelado que, semgoma de revestimento, o alongamento estrutural As desses cabos dereferência sra nitidamente degradado, a saber cerca de duas vezes menor, em relação aos cabos da invenção C-Ie C-2.

III-2. Resistência em pneumático

O cabo C-I da invenção foi incorporado por calandragem a umtecido compósito formado por uma composição à base de borracha natural ede negro de fumo a título de carga reforçadora, utilizada convencionalmentepara a fabricação das lonas de proteção de cinta de pneumáticos Veículo-pesado. Essa composição compreende essencialmente, além do elastômero eda carga reforçadora (negro de fumo), um antioxidante, ácido esteárico, umóleo de extensão, naftaleno de cobalto como promotor de adesão, finalmenteum sistema de vulcanização (enxofre, acelerador, ZnO); seu módulo ElO é daordem de 6 MPa.

Ele foi comparado com um cabo de cordões convencional, deconstrução 3(1+5) 0,23, formado por 18 fios metálicos que têm um diâmetrode 0,23 mm. Esse cabo anotado abaixo C-3 foi esquematizado na Fig. 4. Ele éconstituído por 3 cordões (30) retorcidos juntos (direção S) de acordo com umpasso de 6 mm, cada cordão elementar consistindo em um cabo com camadasde construção (1+5) formado por 6 fios idênticos (32) e do qual a camadaexterna de 5 fios foi unida (direção S) de acordo com um passo de 4,0 mm. Oângulo de hélice de torção, de acordo com o fio considerado e sua posição nocabo, pode exceder 40°.As propriedades do cabo de referência C-3 estão indicadas natabela 3 abaixo:

Tabela 3

<table>table see original document page 30</column></row><table>

Para comparação, as Fig. 2, 3 e 4 anexas foram representadassubstancialmente na mesma escala para ilustrar a diferença de volume notávelque existe entre os dois cabos da invenção C-I e C-2 por um lado, e um caboconvencional de cordões tal como o cabo C-3 da Fig. 4, por outro lado.

Os tecidos compósitos reforçados por esses cabos C-I e C-3compreendem uma matriz de borracha formada por duas camadas finas degoma que são superpostas de um lado e de outro dos cabos e que apresentamrespectivamente uma espessura de 0,7 mm (cabo C-1) ou de 0,8 mm (Cabo C-3). O passo de calandragem (passo de colocação dos cabos no tecido deborracha) é de 2,25 mm (cabo C-l) ou de 2,50 mm (cabo C-3).

São realizadas em seguida duas séries de ensaios de rodagemde pneumáticos Veículo Pesado (anotadas P-I e P-3) de dimensões 315/80R22.5, com em cada série pneumáticos destinados à rodagem, outros a umdescascamento em pneu novo. Os pneus P-I reforçados pelos cabos C-I dainvenção são os pneumáticos de acordo com a invenção. Os pneumáticos P-3reforçados pelos cabos C-3 constituem os pneus de referência da arte anterior;eles constituem, em razão de seus desempenhos reconhecidos, uma referênciade qualidade para esse ensaio.

Os pneumáticos P-I e P-3 são portanto idênticos com exceçãodos cabos que reforçam a lona de proteção (única) de sua cinta. Essa cinta(referenciada 46 na Fig. 5) é por exemplo, de maneira conhecida em si,constituída por duas meias-lonas de triangulação reforçadas por cabosmetálicos convencionais inclinados de 65 graus, encimadas por duas "lonasde trabalho" superpostas cruzadas. Essas lonas de trabalho são reforçadas porcabos metálicos também convencionais, inextensíveis, dispostossubstancialmente paralelamente uns em relação aos outros e inclinados de 26graus (lona radialmente interna) e 18 graus (lona radialmente externa). Asduas lonas de trabalho são recobertas por uma lona de proteção únicareforçada pelos cabos metálicos elásticos testados (respectivamente C-I e C-3), esses cabos sendo inclinados de 18 graus. Todos os ângulos de inclinaçãoindicados são medidos em relação ao plano circunferencial mediano.

Esses pneumáticos são submetidos a um ensaio de rodagemsevero, em sobrecarga, destinado a testar a resistência aos choques e àperfuração dos mesmos, assim como à corrosão. Esse ensaio consiste emfazer os pneumáticos rodarem em velocidade moderada sobre um solosagressivo do tipo "canteiro", recoberto de seixos cortantes, impondo aosmesmos por outro lado uma parte da rodagem em zonas do circuito inundadasde água salgada.

No fim de um tempo determinado, o teste é interrompido edepois descasca-se os pneumáticos testados. Enumera-se em seguida, paracada pneumático, o número de perfurações na banda de rodagem e avalia-sequantitativamente (por observação visual e depois atribuição de uma nota) ograu de corrosão sofrido pelos cabos testados.

É constatado então que os pneumáticos P-I reforçados peloscabos da invenção, nas condições muito severas de rodagem que são impostasa eles, apresentam uma resistência nitidamente melhorada em relação aospneumáticos de referência P-3: o número de perfurações é reduzido de 16 %na banda de rodagem, a corrosão é reduzida de 20 %.

Os cabos C-I e C-3 não fatigados, depois de extração para forados pneumáticos novos, foram por outro lado submetidos ao teste depermeabilidade ao ar descrito no parágrafo 1-2, medindo-se o volume de ar(em cm3) que atravessa os cabos em 1 minuto (média de 10 medições).

A tabela 4 abaixo apresenta os resultados obtidos (em unidadesrelativas, base 100 no cabo de referência) em termo de vazão média de ar(média em 10 medições) e de número de medições que corresponde a umavazão de ar nula.

Tabela 4

<table>table see original document page 32</column></row><table>

O cabo C-I da invenção é aquele que, de longe, apresenta amenor permeabilidade ao ar (vazão média de ar nula ou praticamente nula) eem conseqüência disso a taxa de penetração pela borracha mais elevada,considerando-se sua construção específica e sua gomagem in situ.

Em conclusão, o cabo da invenção permite melhorar demaneira notável a resistência das cintas de pneumáticos, especialmente emrelação a choques, riscos de perfuração e da corrosão.

Suas propriedades, especialmente seu alongamento estruturalelevado combinado com um volume reduzido, oferecem a ele um amploarsenal de aplicações possíveis, notadamente como cabo de reforço empneumáticos.

Na cinta dos pneumáticos, ele poderá também ser utilizadocomo cabo dito "circunferencial", orientado substancialmente de acordo coma direção circunferencial do pneumático (i.e., formando um ângulo que não seafasta de mais de cinco graus com a direção de rotação do pneumático), parao guarnecimento do topo do pneumático, que esse cabo da invenção sejautilizado no caso tal qual por simples enrolamento "filamentar", oupreviamente disposto em diferentes pequenas tiras, camadas, ou lonas deborracha, essas últimas podendo ser externas ou internas radialmente emrelação às lonas ou camadas cruzadas dos ditos pneumáticos.

O cabo da invenção é também utilizável para reforçar partesdos pneumáticos que não sejam a cinta dos mesmos, notadamente asarmaduras de carcaça, zonas baixas de pneumáticos, em definitivo qualquerparte do pneumático que utiliza habitualmente, para seu reforço, cabos degrande elasticidade do tipo HE.

Finalmente, a invenção também se refere a qualquer cabo deaço multi-cordões ^multi-strand, rope") do qual a estrutura incorpora pelomenos, como cordão elementar, pelo menos um cabo com duas camadas deacordo com a invenção.

Claims

1. Cabo compósito elástico (C-l, C-2) de duas camadas (Ci,Ce), de construção 1+N, gomado in situ, formado por uma camada interna(Ci) que compreende um fio de alma têxtil (10, 20) de diâmetro di, e umacamada externa metálica (Ce) de N fios (12, 22) de diâmetro d2 enroladosjuntos em hélice de acordo com um passo p2 em torno da camada Ci, o ditocabo compósito sendo caracterizado pelo fato de que apresenta ascaracterísticas seguintes (p2 em mm):As > 1,0%; At >4,0%; Af >6,0%; > 1,1 d2;4<p2<14;o fio de alma (10, 20) é uma fibra têxtil, e ele é revestidocom uma bainha de composição de elastômero diênico (11,21),As sendo o alongamento estrutural do cabo compósito, At seualongamento total na ruptura, e Af sendo o alongamento na ruptura da fibratêxtil.

2. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que As é superior a 1,5% e At é superior a 4,5%.

3. Cabo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que As é superior a 2% e At é superior a 5,5%.

4. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que Af é superior a 8%.

5. Cabo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelofato de que Af é superior a 10%.

6. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a relação di/d2 é superior a 1,3.

7. Cabo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelofato de que a relação AxId2 está compreendida entre 1,3 e 3,0.

8. Cabo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que a relação di/d2 está compreendida em um domínio de 1,5 e 2,5.

9. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a relação seguinte é verificada: 5 < p2 < 12.

10. Cabo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelofato de que p2 está compreendido em um domínio de 6 a 10 mm.

11. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que d2 está compreendido entre 0,15 e 0,45 mm.

12. Cabo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelofato de que d2 está compreendido entre 0,20 e 0,40 mm.

13. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que di está compreendido entre 0,2 e 1,5 mm.

14. Cabo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelofato de que di está compreendido entre 0,3 e 1,0 mm.

15. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a fibra têxtil é um monofilamento ou uma fibra multifilamentar.

16. Cabo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelofato de que a fibra têxtil é uma fibra multifilamentar.

17. Cabo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelofato de que os filamentos elementares que formam a fibra multifilamentar têmum diâmetro compreendido entre 5 e 50 μπι.

18. Cabo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelofato de que os filamentos elementares são desprovidos de torção.

19. Cabo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelofato de que os filamentos elementares são providos de uma torção.

20. Cabo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelofato de que a torção é compreendida entre 50 e 500 voltas/metro.

21. Cabo de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelofato de que a torção está compreendida entre 150 e 450 voltas/metro.

22. Cabo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelofato de que o sentido de torção dos filamentos elementares é o mesmo queaquele dos fios da camada externa Ce.

23. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a fibra têxtil é escolhida no grupo constituído pelas fibras feitas depoliéster termoplástico, as fibras feitas de poliamida termoplástica, as fibrasfeitas de celulose, e pelas misturas de tais fibras.

24. Cabo de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelofato de que a fibra têxtil é uma fibra feita de PET ou feita de PEN.

25. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a bainha de elastômero diênico apresenta uma espessura mínimasuperior a 10 μιη e uma espessura máxima inferior a 200 μηι.

26. Cabo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelofato de que a bainha de elastômero diênico apresenta uma espessura mínimasuperior a 20 μηι e uma espessura máxima inferior a 100 μιη.

27. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a bainha de elastômero diênico apresenta uma espessura médiacompreendida entre 25 e 75 μηι.

28. Cabo de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelofato de que a bainha de elastômero diênico apresenta uma espessura médiacompreendida entre 40 e 60 μηι.

29. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a camada interna Ci constituída pelo fio de alma e pela goma derevestimento que circunda o dito fio, tem um diâmetro que é compreendidoentre 0,2 e 1,7 mm.

30. Cabo de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelofato de que a camada interna Ci tem um diâmetro compreendido entre 0,3 e-1,1 mm.

31. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o elastômero diênico é escolhido no grupo constituído pelospolibutadienos, pela borracha natural, pelos poliisoprenos de síntese, peloscopolímeros de butadieno, pelos copolímeros de isopreno, e pelas misturasdesses elastômeros.

32. Cabo de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelofato de que o elastômero diênico é escolhido no grupo constituído pelaborracha natural, pelos poliisoprenos de síntese, e pelas misturas desseselastômeros.

33. Cabo de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelofato de que o elastômero diênico é borracha natural.

34. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a composição de elastômero diênico compreende negro de fumo atítulo de carga reforçadora.

35. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a composição de elastômero diênico se encontra no estado cru.

36. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a composição de elastômero diênico se encontra no estadovulcanizado.

37. Cabo de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelofato de que a composição de elastômero diênico apresenta um módulo secanteem extensão, a 10% de alongamento, que está compreendido entre 4 e 25 MPa.

38. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a camada externa Ce compreende 4 a 10 fios.

39. Cabo de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelofato de que a camada externa Ce compreende 5 a 7 fios.

40. Cabo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que os N fios da camada Ce são feitos de aço ao carbono e/ou feitos deaço inoxidável.

41. Tecido compósito caracterizado pelo fato de que elecompreende uma matriz feita de matéria plástica e/ou feita de borrachareforçada por um cabo de acordo com a reivindicação 1.

42. Pneumático caracterizado pelo fato de que ele é reforçadocom um cabo de acordo com a reivindicação 1.

43. Pneumático de acordo com a reivindicação 42, quecompreende uma armadura de carcaça que é ancorada em dois frisos e que éencimada radialmente por uma cinta que é ela própria encimada por umabanda de rodagem que é reunida aos ditos frisos por dois flancos,caracterizado pelo fato de que o dito cabo reforça a dita cinta.

44. Processo de fabricação de um cabo de acordo com areivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintesetapas:- uma primeira operação de revestimento, via uma cabeça deextrusão, do fio de alma têxtil (10, 20) com a goma de revestimento (11,21)no estado cru, para constituição da camada interna Ci, seguida;- por uma segunda operação de torção ou retorcedura, em linhacom a primeira operação, dos N fios (12, 22) da camada Ce em torno dacamada Ci.

45. Processo de acordo com a reivindicação 44, caracterizadopelo fato de que a segunda operação consiste em uma operação deretorcedura.

46. Processo de. acordo com a reivindicação 45, caracterizadopelo fato de que a operação de retorcedura compreende essencialmente asseguintes etapas:- enrolar em hélice sobre a dita camada interna Ci os fios dadita camada externa Ce de acordo com um passo de torção transitório dado; edepois- aplicar uma sobre-torção destinada a reduzir esse passotransitório, quer dizer para aumentar o ângulo de hélice da dita camadaexterna Ce e, conseqüentemente, a curvatura de hélice dessa última; e depois- estabilizar por destorcimento o cabo obtido para a obtençãode um torque residual nulo.