Procédé pour obturer un trou dans un pneu La présente invention a pour objet un procédé pour obturer un trou danes un pneu présentant une carcasse relativement rigide. Le bot de cette inven tion est de permettre le bouchage étanche d'un trou dans un pneu sans qu'il soit nécessaire de séparer le pneu de la jante. Le procédé suivant l'invention peut s'utiliser aussi bien pour la réparation de pneus sans chambre à air qu'avec chambre à air.
On utilise déjà des éléments de caoutchouc de forme allongée pour réparer des trous d'un diamètre inférieur à environ 2 cm dans des pneus. Toutefois, l'utilisiation de ces éléments exige des oubls spéciaux. Lorsque les trous dépassent environ 1 cm la difficulté de la réparation est si grande qu'il est nécessaire d'envoyer le pneu dans un atelier disposant d'une installation de vulcanisation.
Cependant, lie besoin existe de disposer d'une méthode permettant de réparer au moins temporaire ment des trous dépassant 1 cm de diamètre et attei gnant par exemple 5 cm dans des pneus sans chambre à air sans qu'il soit nécessaire de séparer le pneu du véhicule. Ce besoin est particulièrement important dans le cas de camions dans lesquels le poids du char gement rend très difficile l'extraction du pneu.
Pour cela, le procédé selon l'invention lest carac térisé en ce qu'après avoir nettoyé le trou, on y visse u n élément fileté constitué d'une matière à blase de caoutchouc et présentant une extrémité libre pointue, le diamètre de l'élément étant choisi supérieur à celui du trou et la surface de l'élément de réparation étant en contact avec un ciment de caoutchouc pendant son insertion dans le trou.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, divers modes de mise en, #uvre du procédé selon l'invention. La fig. 1 est une vue en élévation latérale pas- tiellement coupée d'un élément fileté, la fig. 2 une vue en coupe d'un pneu dam lequel l'élément de la fig. 1 est engagé, la fig. 3 une voe en coupe partielle dune variante de l'élément de la fig. 1, la fig. 4 une vue en coupe partielle d'une autre variante, la fig. 5 une vue en coupe d'un autre élément fileté, et la fig. 6 une vue en coupe d'un pneu à chambre à air réparé au moyen de d'élément de la fig. 5.
L'élément représenté aux fig. 1 et 2 comprend un corps cylindrique 1 présentant urne tête 2 pourvue d'un élément d'entraînement formé d'une collerette 3 de contour carré. A son autne extrémité, il présente une pointe tronconique 4. En variante, la collerette 3 pourrait aussi être hexagonale. L'extrémité 4 et la partie cylindrique 6 du corps 1 présentant un filet hélicoïdal 5, continu.
A son extrémité située du côté de la tête 2, l'élément décrit présente un rebord 7 limitant une face extrême plane 8. Ce rebord permet de diminuer la distance entre la collerette 3 et l'extrémité 8 sans qu'il soit plus difficile de saisir l'élément par la tête 2 entre les doigts. En effet, ce rebord 7 empêche la tête 2 de glisser. Comme on le voit à la fig. 1, le rebord 7 est de forme tronconique.
.En variante (fig. 3), l'élément comprend une âme 9 formée d'une matière relativement dure telle .que du caoutchouc durci ou même un métal, cette âme étant entourée d'une couche 10 detissu alecouvert de caoutchouc qui forme le filet 5.
Le tissu de renfor cement peut être formé de filaments de nylon ou de métal. Dans la variante de la fig. 4, les organes qui ren- forcent la rigidité de l'élément sont constitués par de petites aiguilles 11 dispersées dans le caoutchouc q ui fon me la matière de l'élément, ces aiguilles pou vant être de nylon, de résigne présentant un point de gélification assez bas ou de métal.
Dans la seconde forme d'exécution, un élément de renforcement 12 constitué par un ressort à bou din est disposé longitudinalement à l'intérieur du caoutchouc qui forme le corps 13 de l'élément.
La présence du ressort 12 dans l'élément de la fig. 5 confère à cet élément une rigidité suffisante pour permettre de le visser dans un trou dont le diamètre est beaucoup plus petit que celui de l'élé ment. En effet, le rapport entre le diamètre d e l'élé ment utilisé et le diamètre du trou à boucher ne peut pas dépasser une certaine valeur avec les éléments présentés aux fig. 1 à 4 alors qu'il peut avoir une valeur supérieure avec l'élément de la fig. 5. On a aussi constaté qu'il était préférable d'utiliser des élé ments fortement renforcés pour la réparation de pneus contenant une couche de fil de renforcement 14 (fig. 2 et 6).
Le caoutchouc de l'élément décrit doit présenter une dureté d'au moins 60 shore-A. Cette dureté doit être de préférence de 75 à 95. L'utilisation d'orga nes de renforçement tels que ceux décrits aux fig. 3, 4 et 5 est indiqué spécialement lorsque le caout chouc est un caoutchouc naturel ou est un polymère ou un copolymère synthétique de diène.
Si l'élément décrit est constitué de, caoutchouc de polyuréthane et présente une dureté d'au moins 60 shore à environ 25 C et une résistance à la traction d'au moins 140 kg/cm2, il n'est pas néces saire d'utiliser des éléments de renforcement. On a constaté d'autre part que l'utilisation d'éléments en polyuréthane permettait des réparations plus dura bles qu'avec les autres caoutchoucs utilisés. Les caoutchoucs de polyuréthane sont bien connus.
Ils peuvent être fabriqués en formant u n mélange liquide comprenant un polymère hydrogéné tel que les poly- étherspolyol, les polyesterspolyol et les polyesters- amides ayant un poids moléculaire de 700 à 3500, ainsi qu'une proportion d'environ 1,1 à 2 moles d'un polyisocianate organique par mole de polymère et une quantité suffisante d'un liant faisant partie de la classe constituée par les diamines, les glucols et les alcools amines, ce liant étant destiné à réagir avec le polyisocianate. On fait couler ensuite le mélange réactif dans un moule de la forme représentée à la fig. 1 et on chauffe ce liquide, puis on le traite de façon à former l'élément de réparation de la dimen sion voulue.
Les polyestems que l'on utilise pour la fabrication des éléments décrits sont ceux que l'on prépare par une réaction de coudonsation entre un ou plusieurs acides dicarboxyliques et un ou plusieurs glucols. Comme exemple d'acide dicarboxylique utilisable pour la préparation de ces polyesters, on peut citer les acides succiniques, glutariques, adipiques, piméli- ques, subériques, azéalites et cébaciques. Parmi ces derniers, les acides adipiques, glutariques et cé baci- ques sous ceux qui conviennent le mieux. Comme exemple de glucol, on peut citer les glucols éthylè nes, propylènes, dipilènes, pentaméthylènes et hexa- méthylènes en donnant la préférence aux glucols éthylènes, propylènes et leurs mélanges.
Le polyester doit avoir de préférence un poids moléculaire de 1500 à 2500, un nombre d'hydroxyle de 45 à 75 et un nombre acide maximum de 5. Le domaine de poids moléculaire décrit ci-dessus défimt des polyesters ayant une consistance leur permettant de les couler à l'état liquide soit à la température ambiante, soit à des températures relativement bas ses et qui forment, une fois traités, des polymères présentant les caracteristiques physiques désirées. Les polyesters formés d'acides adipiques et d'un mélange de glucol contenant approximativement 80 moles de glucol éthylène et 20 moles de glucol pro pylène pour 100 moles de mélange présentent un intérêt particulier. Les glucols utilisés doivent pré senter un poids moléculaire d'environ 2000 et un nombre acide maximum de 2.
Les polymères de polyéthers polyol tels que le polypropylène-éther-glucol ou les polytétraméthylè- nes-éther-glucol ayant un poids moléculaire de 1500 à 3000 peuvent aussi être utilisés en lieu et place des polyesters dans la fabrication des éléments de réparation en polyuréthane. Cependant, on tiendra compte du faut que les polyéther-urétbanes présentent généralement une résistance à la traction inférieure aux polyestersuréthanes correspondants.
On sait que dans la fabrication des produits à base de polyuré thane, on utilise généralement un excès de di-isocia- nate pour garantir le traitement du polyester et pour former suffisamment d'amorces de réaction avec d'autres produits contenant de l'hydrogène réactif tels que l'omthodichlorobenzidine ou la méthylène bisorthochloraniline.
On peut utiliser une grande variété de diisociana- tes organiques pour préparer les polymères décrits ainsi par exemple, les diisocianates aromatiques, ali phatiques ou cycloaliphatiques ou des mélanges de deux ou plusieurs de ces produits.
On peut citer par exemple, les diisocianates méthatolylènes 2,4 et 2,6, le diisocianate m-phénylène, le diisocianate 4,4-diphé- nilène, le diisocianate 4,4-diphénylène méthane, le diisocianate 1,5,naplhtylène, le diisocianate dianizi- dine, le diisocianate 4,4-tolydine, le diisocianate 4,4- diphényléther, 1,4 tétraméthylène, 1,6 hexaméthylène, 1,10 décaméthylène, 1,4 cyclohexylène, 4,4 méthylène et 1,5 tétra-hydronaphtylène.
En particulier, les iso- cianates aromatiques tels que les diisocianates tolylè- nes, 4,4 tolydinie cl 4,4-diphénylène méthane sont pré- férés. Ces d is:ocianiates peuvent contenir d'autre pro duits de subsguuitio:
n tels que des alcides ou des halogènes mais ne doivent contenir aucun hydroxyl- amine ou autre susceptible de réagir ,avec les radi caux isocianates. Les liants qui conviennent sont des produits chi miques tels que les diamines, les glucols et les alcools amines. Ces liants sont bien connus et sont décrits dans la littérature.
Les diamines préférées pour la fabrication des polyuréthanes moulés sont les chloro- diamines qui donnent un mélange réactif ayant une durée d'action suffisante pour permettre la coulée à l'état liquide sans exiger des conditions opératoires particulières.
On obtient un produit traité particulièrement intéressant au point de vue doses propriétés physiques à partir d'un liquide facile à manipuler, en mélangeant 100 parties en poids d'un polyester ayant un poids moléculaire d'environ 2000 à environ 6 parties d'orthodichlorobenzidine et approximativement 23 parties de 3,3-diméthyl 4-4-diphénylène diisocianate.
L'orthodichlorobrnzidine peut aussi être rempla cée par de la méthylène bis-orthochloroaniline. Les éléments obtenus au moyen des matières ci-dessus se prêtent aussi bien à des réparations temporaires qu'à des réparations permanentes.
Le produit de réaction, coulable peut être préparé en chauffant le polyester ou un polytétraméthylène- ester glu col à une température de 100 à 140 C, en additionnant le diisocianate et en mélangeant soignai sement ces produits pendant 30 à 45 mn, en addition- niant ensuite un liant tes qu'une diamine, en mélan geant les produits pendant environ 1 ma puis en ver sant le mélange dans le moule. Bien que le mélange réactif puisse se prendre sans application de chaleur, on a constaté qu'il était intéressant de placez le pro duit coulé dans un four à air chaud ou de chauffer le moule d'une autre façon, par exemple dans une presse de vulcanisation afin d'accélérer la vitesse du traitement.
On a constaté qu'il n'était pas nécessaire die mettre le moule sous pression pendant l'opération de traitement. Toutefois, une telle application de pres sion est avantageuse.
Les exemples ci-dessous illustrent quelques modes de fabrication des éléments décrits. Dans ces exem ples, les proportions sont indiquées en poids à moins d'une indication contraire. Exemple 1 Un mélange formé de 100 parties d'un polyester préparé à partir d'acides adipiques et d'un mélange de alucol contenant 80 moles de glucol éthylène et 20 moles de glu col propylène et dont le poids molécu laire moyen est d'environ 2000, le nombre adipique d'environ 57 et le nombre acide de 0,8 a été chauffé à 120 C pendant une heure sous un vide de 20 mm de mercure. Ace polyester on a ajouté 23 parties en poids de 3,3-diméthyl-4,4-diphénylènediisociana te.
Le mélange a été brassé pendant 30 mn à 120 C. 6 par ties en poids d'orthodichlorobenzidine ont été ajoutées et mélangées au polyester et au diisocianate pendant 1 mn après quoi le mélange a été versé dans un moule et traité pendant une heure à 120 C. L'élé ment de réparation a été ensuite extrait du moule et cuit pendant 20 heures à 120 C. En utilisant la même méthode, on a fabriqué u n élément de réparation qui contenait du butanediol au liera d'ortbodichlorobenzidine comme liant.
Normalement un trou perforé dans un pneu sans chambre à air par la pénétration d'un clou, d'une pierre pointue ou d'un autre objet coupant peut être réparé en utilisant un élément die réparation tel que décrit ci-dessus sans qu'il Soit nécessaire de séparer le pneu du véhicule. Pour obtenir les meilleurs résul tats, on commonce par nettoyer et élargir le trou de façon à lui donner une forme ronde et régulière tra versant le pneu de part en part. Cette opération peut se faine en perforant un trou rond au moyen .d'un foret. On peut aussi préparer le trou au moyen d'une tige chaude capable de brûler les parties perforées.
Lorsqu'on utilise ce dernier procédé, les extrémités des fils des carcasses sont soudées au caoutchouc et il se forme à la surface du trou une fine couche de caoutchouc brûlé formant un lubrifiant qui facilite l'introduction de l'élément de réparation. L'élément de la fig. 1 qui a été refroidi à une température infé rieure à 0 C, ou mieux à - 37 C, cette température dépendant des qualités physiques du file et des dimensions du trou, dans de la glace de kérosène sèche ou au moyen de tout, autre procédé de refroi dissement, est engagé dans le trou. On le fait ensuite tourner au moyen d'un outil approprié afin de forcer l'élément à travers le trou du pneu. Ensuite, on coupe la tête de l'élément à fleur de la surface du pneu au moyen d'un couteau ou d'une cisaille, ou on la scie.
Le pneu une fois regonflé est prêt à être utilisé à nou veau. Lorsque le pneu réparé doit être équipé d'une chambre à air, il convient de couper la portion extrême pointue de l'élément de réparation à fleur de la face interne du pneu et de placer en regard de son extrémité un tampon constitué de façon usuelle et découpé comme le montre la fia. 6.
On a constaté qu'il convenait d'enduire la face interne du trou et l'élément de réparation d'un ciment lubrifiant avant l'introduction de l'élément de répara tion dans le trou. Ce ciment lubrifiant remplit diffé rentes, fonctions : 1. il facilite l'insertion de l'élément de réparation dans le pneu, 2. il diminue la formation d'humidité sur l'élément froid et évite que cette humidité soit transportée à l'intérieur du pneu, et 3. ce ciment augmente la résistance de l'élément à l'arrachement.
Finalement la présence de ce ciment augmente aussi l'étanchéité du pneu et évite las fuites d'air. Les dimensions de l'élément de réparation, et en particulier le diamètre du corps mesuré au fond des filets doivent être supérieures .aux .dmensions maxi mums du trou à boucher. Il convient que le diamètre -du corps soit .aumoins 1,5 à 2 fois celui du trou.
Un ,tel rapport de diamèt#ile :augmente cornsidérabloment la résistance de l'élément à l'arrachement. Toutefois, plus le diamètre du trou est grand, et plus le rapport des ,diamè>tr:es mentionnés plus haut doit être réduit. Comme lubrifiant de l'élément de réparation, on peut utiliser n'importe lequel des ciments, liquides pour caoutchouc.
Ces ciments contiennent générale ment moins de 50 % en poids de solides, le reste étant constitué d'un solvant de ces solides. Les sol vants utilisés sont généralement les naphtes aromati ques, les produits de distillation légers du pétrole, les hydrocarbures à l'état pur tels que le benzène, l'hexane, etc. Les constituants solides sont constitués généralement de 5 à 40 % d'un polymère de caout chouc tel que le caoutchouc naturel ou les caout choucs synthétiques, par exemple un polymère ou copolymère de diène conjugués, le butadiène, l'iso prène, le chloroprène, etc. Outre le caoutchouc, les constituants solides du ciment peuvent comprendre 10 à 35 % de matière résineuse telle que par exem ple, la résine phénolformaldéide.
Les ciments con tiennent également un agent de traitement sulfuré tel que le sulfure, des accélérateurs, des agents de renfor cement et d'autres constituants utilisés normalement dans les ciments pour talons de pneus.
Les prépolymères tels que ceux des exemples I , 2 et 3 peuvent également être utilisés comme ciments pour las éléments de réparation décrits.
On a trouvé un ciment spécial qui donne des résultats exceptionnellement bons lors de l'utilisation des éléments de réparation décrits. C'est le ciment de polyuréthane qui est obtenu en utilisant du diméthylformamide, du diméthylacétamide, du dimé- thylpropionamide, ou du diméthylsulfoxyde, ou des mélanges de ces solvants pour dissoudre un polyur éthane traité du type décrit dans l'exemple 2. Ces ciments de polyuréthane contiennent normalement de 10 à 50 % en poids de polyuréthane traité.
<I>Exemple 2</I> On a placé dans un récipient 900 g d'un polyester préparé par condensation d'environ 1,1 mole d'un mélange de glucol formé de glucol éthylène, diéthy- lène et butanediol-1,4 en quantité molaire égale avec approximativement 1,0 mole d'acide adipique. Ce polyester présentait un nombre hydroxyl d'environ 60 et un nombre acide d'environ 1. Le nombre réactif étant donc de 61. Le poids moléculaire attei gnait environ 1800. A ce polyester, on a ajouté 92,7 g d'un mélange formé de 98 parties en poids de 2,4-tolylène diisocianate et 2 parties de 2,6 toly- lène diisocianate. Ce mélange a été remué pendant 36 mn, tout en le maintenant à une température de 50 à 63 C.
Ce polyester de diisocianate partielle ment modifié est appelé un prépolymère. On lui ajoute 222 g l'un mélange comprenant 98 parties de 2,4 tolylène diisocianate et de 2 parties de 2,6 tolylène diisocianate ainsi que 13,5 g d'huile de ricin. Le mélange a ensuite été versé dans un mélan geur Backer-Perkins, après quoi on lui a ajouté 6,3 g de cataniste. Il s'agit là d'un produit de con densation d'un mole d'aniline et de 4 moles de N-buthyraldéide. On a mélangé pendant 4 mn, et ajouté 27,3 g d'eau. A ce moment, le mélange commence à former une écume qui a été éliminée par l'action des aubes du mélangeur. Environ 3 mn après l'adjonction de l'eau, on a ajouté 5 cm3 de N-méthylmorpholine, ce produit étant un autre cataliste.
Ce mélange a été brassé pendant environ 20 mn dans le mélangeur Backer-Perkins et au bout de ce temps on a constaté la formation d'un élasto mère. L'action du mélangeur a été poursuivie pen dant encorne 30 mn, temps durant lequel l'élastomère se réduisit en poudre.
On put ainsi enlever facilement l'élastomère du mélangeur. Pour compléter le traitement l'élastomère en poudre a été chauffé à 100 C pendant 60 mn.
100 g de polyuréthane en poudre, traité, a été dissout dans 150 g de diméthylformaldéide. Ce ciment a été utilisé pour lubrifier la face interne d'un trou nettoyé et élargi dans un pneu et pour enduire un élément de réparation en polyuréthane avant l'inser tion de cet élément refroidi dans le trou du pneu. Pendant que la tête de l'élément de réparation était encore gelée, elle a été coupée à fleur du pneu au moyen d'une cisaille. Le pneu réparé a été ensuite gonflé avec de l'air et mis en service sur un véhicule de transport de bois. Après 300 heures, le taux de gonflement du pneu n'avait pas varié.
<I>Exemple 3</I> On a fait réagir une mole de glucolpolytétra- méthylèneéther d'un poids moléculaire de 1800 avec 1,8 mode de 4,4-diphénilèneméthadiisocianate pour former u n prépolymère auquel on a ajouté ensuite 0,8 mole de méthylène bis-arthochloroaniline qui ont été soigneusement mélangés. Le liquide réactif résul tant de ces opérations a été versé dans un moule d'élément de réparation avant que le mélange réactif ne se fige. Le moule contenant le liquide réactif a été placé dans un four à 100 C jusqu'à ce que le mélange soit solidifié et traité.
Cet élément de réparation en, polyuréthane ayant un diamètre de 38 mm a été utilisé pour réparer un trou d'environ 25 mm de diamètre dans un pneu. Ce dernier était encore gonflé après plusieurs heures de service.
Il n'est puas nécessaire de couper la tête de l'élément de réparation lorsqu'on désire utiliser cette dernière comme élément de traction du pneu.
Au moyen des éléments de réparation décrits plus haut, on peut réparer des trous :
dont @e diamètre est au moins d'environ 12 mm et atteint 76 mm et même pilas sans démonter le pneu de sa jante. Le ,
procédé l'utilisation .décrit plus haut permet en outre de visser un élément de réparation en polyuréthane dans de trou du pneu grâce au fait que l'élément ,de réparation constitué soit de polyuréthane, soit de caoutchouc renforcé par des éléments de raidis- sement, se durcit plus que le caoutchouc .souple, à basse température. Ainsi,
par exemple, un élément de ,réparation en polyuréthane gelé voit !sa dureté augmenter de 20 à 30 shore-A lorsque sa tempé rature baisse de :la température ambiante à -18o C. Enfin, on a constaté le r6sulat inattendu que l'enga- gement de l'élément de réparation en polyuréthane dans le pneu l'empêche de se durcir à un point tel qu'il attaque le pneu même si ce dernier travaille à une température inférieure à 0 C.