LU100489A1 - Câblé hybride en tant que renfort de carcasse dans des pneus diagonaux - Google Patents

Abstract

Une carcasse de pneu diagonale renforcée avec des câblés hybrides constitués d'un pli de fils en aramide (1) et d'un pli de fils en nylon (2), et la teneur en nylon au sein du câblé est comprise entre 45 et 65 % ; la teneur en nylon du fil au sein de cette gamme améliore la résistance à la fatigue et réduit la jauge de paroi latérale par rapport à un pneu diagonal de référence présentant une carcasse en nylon ; dans un mode de réalisation de la présente invention, une carcasse de pneu diagonale pour pneus pneumatiques qui présentent des couches de renforcement comprenant des câblés hybrides constitués d'un pli qui est constitué de fils en aramide et d'un pli qui est constitué de fils en nylon avec une teneur en nylon de 45 à 65 % en poids, qui sont des câblés torsadés équilibrés.

Description

CÂBLÉ HYBRIDE EN TANT QUE RENFORT DE CARCASSE DANS DES PNEUS DIAGONAUX

DOMAINE DE L’INVENTION

La présente invention concerne d’une manière générale des pneus pneumatiques et plus spécifiquement des câblés hybrides en tant que renforts de carcasse dans des pneus diagonaux.

CONTEXTE DE L’INVENTION

Des pneus à plis diagonaux présentent une carcasse formée d’un nombre pair de couches ou de plis de tissu câblé. Ils sont également connus sous le nom de « à plis diagonaux » ou « à plis croisés ». Les câblés de renforcement de chaque couche avancent sur le pneu diagonalement d’une portion talon à une autre portion talon. L’angle d’inclinaison du chemin de câblé par rapport à la direction axiale du pneu est supérieur à 15 degrés. Les câblés de carcasse s’étendent dans des directions opposées dans chaque couche successive (ou pli successif) de matière de renforcement, ce qui résulte en un motif entrecroisé. Des nappes de sommet sont des couches supplémentaires de matière de renforcement ou des plis qui peuvent être inclus pour un renforcement complémentaire du pneu, ces couches recouvrant la zone sommet du pneu afin de renforcer davantage la région bande de roulement. Les câblés de ces renforts ne s’étendent pas jusqu’aux portions talon du pneu.

L’autre type de structure de pneu est le pneu radial. Dans un pneu radial, les câblés de la carcasse s’étendent de talon à talon de part et d’autre du sommet du pneu substantiellement dans des plans radiaux traversant l’axe de rotation du pneu. Radiaiement vers l’extérieur du pli ou des plis sous la bande de roulement se trouve une courroie à module élevé constituée d’une ou de plusieurs couches de câblés, les angles des câblés de courroie étant relativement faibles, par exemple de 15 à 25 degrés par rapport au plan équatorial (direction circonférentielle) du pneu. La présente invention ne concerne pas les pneus radiaux.

Dans des pneus diagonaux pneumatiques pour véhicules lourds, il a été prévu jusqu’ici une carcasse composée de couches à plis caoutchoutées contenant chacune des câblés en nylon relativement fins, par exemple, de 940 dtex/2 à environ 1 400 dtex/2. Les pneus sont habituellement formés en stratifiant 8 plis de carcasse ou plus les uns sur les autres afin de les croiser les uns avec les autres à un angle de câblé prédéterminé.

Dans le but de réduire les nombres de plis de la carcasse, des câblés en nylon plus épais comme le 2 100/2 et le 2 100/3 sont également proposés. Mais de telles applications n’améliorent pas le comportement de méplat et n’éliminent pas le besoin d’un procédé de gonflage post-durcissement du pneu.

D’autre part, des structures de câblé hybride contenant un fil à ténacité élevée/module élevé avec du nylon ont été proposées et utilisées largement en tant que renfort de pneu dans la technologie des pneus. Certains exemples peuvent être donnés comme suit.

Dans les documents US 2007/0235116 et US 2010/0024948, le câblé hybride à trois plis comprenant deux plis de fils en aramide et un pli de fils en nylon (aramide 3 300 dtex/2 + nylon 1 880 dtex, teneur en nylon de 22 %) avec des niveaux de torsade différents a été proposé en tant que renforts de carcasse radiale dans des pneus d’avion.

Dans le document US 6,799,618, des câblés hybrides en aramide/nylon à trois et quatre plis présentant une torsade asymétrique (non équilibrée) (AR 1 100 dtex/2 + NY 470 dtex/1, AR 1 100 dtex/2 + NY 940 dtex/1,

AR 1 100 dtex/3 + NY 940 dtex/1 etc., avec des teneurs en nylon de 18%, %, et 22 % respectivement) ont été proposés en tant que renfort amortisseur de pli/couverture dans des pneus pneumatiques.

Dans le document US 5,036,896, des câblés hybrides en aramide/nylon et en aramide/polyester à trois plis avec une torsade asymétrique (non équilibrée) (par exemple AR 3 300 dtex/2 + NY 2 100 dtex/2, teneur en nylon de 39 %), ont été proposés pour une utilisation en tant que renfort de courroie pliée et non pliée dans des pneus d’avion radiaux.

Dans le document US 7,222,481, des câblés hybrides présentant une tringle à faible module (inférieur à 900 cN/tex) et une enveloppe à module élevé (supérieur à 1 300 cN/tex) qui est produite avec une technique d’insertion de tringle ont été divulgués et proposés en tant que renfort de sommet dans des pneus pneumatiques.

RÉSUMÉ DE L’INVENTION

L’invention fournit des câblés hybrides en aramide/nylon présentant une teneur en nylon élevée pour un renfort de carcasse diagonale dans des pneus pneumatiques. Les pneus sont de préférence des pneus de camion et d’avion.

Dans le but de réduire le poids et le méplat du pneu et d’éliminer le gonflage post-durcissement, mais également d’améliorer l’endurance dans des pneus diagonaux, des câblés hybrides en aramide/nylon 66 avec une teneur (pourcentage en poids) en nylon 66 élevée sont proposés en tant que renfort de pli de carcasse.

Tandis qu’un pli en aramide dans un câblé hybride fournit une résistance et un module élevés, le nylon 66 fournit une adhérence robuste et une résistance à la fatigue de souplesse améliorée. Le rapport nylon/aramide est un paramètre important régulant l’adhérence dynamique et la résistance à la fatigue de souplesse pour un niveau de torsade donné du câblé hybride.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION

Selon la présente invention, des câblés hybrides en aramide/nylon à deux plis qui présentent un pli qui est constitué de fils en aramide et l’autre pli qui est constitué de fils en nylon, ces fils présentant une torsade dans une direction préalablement au retordage (pouvant être également appelé câblage), et la pluralité de fils étant retordus conjointement avec une torsade dans la direction opposée afin de former le câblé, la torsade des fils étant au moins égale à la torsade de retordage (câblage), les torsades desdits fils et de retordage (câblage) étant de nature telle à donner un câblé torsadé équilibré avec une teneur en nylon optimale, améliorent l’endurance d’un pneu diagonal et permettent d’éliminer un procédé de gonflage post-durcissement. Dans des structures de câblé hybride à deux plis, des plis (fils au sein d’un câblé) en aramide et en nylon présentent une surface de contact lisse les uns avec les autres au niveau de l’interface. Dans le cas d’un nombre de plis de trois ou plus, des sections transversales de pli semi-circulaires deviennent triangulaires, ce qui donne lieu à une surface de contact accrue et à un degré de frottement plus élevé au niveau de l’interface dans des conditions dynamiques. D’autre part, des filaments d’interface de chaque fil de pli sont beaucoup plus déformés en raison de sections transversales triangulaires. Par conséquent, des structures de câblé hybride à deux plis sont proposées dans notre invention.

Les résultats de laboratoire de fatigue sur disque sont donnés ci-dessous. Selon les résultats de laboratoire, un câblé hybride à deux plis présentant le même angle d’hélice et même la même teneur en nylon donne de meilleurs résultats de résistance à la fatigue (rétention de résistance après fatigue) que le câblé hybride à trois plis.

Tableau 1. Résultats d’analyse de fatigue sur disque

Structure de câblé	AR 3 340 + NY 2 800	AR 1 670/2 + NY 2 800/1	AR 1 670/2 + 1 400
Nombre de plis	2	3	3
Teneur en nylon (%)	45,6	45,6	29,5
Torsade de câblé	335	335	380
Angle d’hélice	46°	46°	46°
Résistance conservée après fatigue sur disque*	85	81	74
*cycle de 3,6 mi	lions (extension de 2,0 % et compression d	e 14 %)

Les résultats sur pneu confirment les résultats de laboratoire. La référence est un pneu de camion diagonal de 10,00 à 20 avec une carcasse en nylon 1 400/2 à 8 plis. Sur la base d’une résistance de carcasse égale, en utilisant des câblés hybrides en AR/NY, le nombre de plis de carcasse a été réduit de 8 à 4. En utilisant de l’AR 3 340 + NY 2 800 en tant que renfort de carcasse, l’endurance en surcharge a été améliorée d’approximativement 40 % en comparaison avec 10 l’AR 1 670/2 + NY 1 400/1 (carcasse à 4 plis) et le nylon 6, 1 400/2 (carcasse à plis).

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les caractéristiques et autres avantages de l’invention seront mieux compris avec référence à la description d’un exemple non limitatif, auquel les dessins sont associés ;

Figure 1a. Section transversale radiale d’un câblé hybride à deux plis dans lequel,

1. Pli en aramide (semi-circulaire)

2. Pli en nylon (semi-circulaire)

3. Surface de contact de plis en aramide et en nylon (interface)

Figure 1b. Section transversale radiale d’un câblé hybride à trois plis dans lequel,

4. Pli en aramide (triangulaire)

5. Pli en nylon (triangulaire)

6. Surface de contact de plis en aramide et en nylon (interface)

Le nylon possède une double fonction, à savoir qu’il fonctionne en tant que lubrifiant ou coussin conjointement avec un fil en aramide en améliorant la résistance à la fatigue dynamique, et une autre fonction est d’accroître l’adhérence globale d’un câblé hybride (aramide + nylon). Comme cela est bien connu, la surface non active de filaments en aramide donne une médiocre rétention d’adhérence sous flexion. Des filaments en nylon présentant davantage de sites actifs (groupes fonctionnels) sur leur surface donnent une adhérence supérieure même avec des adhésifs RFL classiques.

Une teneur en nylon optimale dudit câblé hybride est de préférence comprise entre 45 et 65 %, plus préférablement entre 50 et 60 %. Si la teneur en nylon dudit câblé hybride est inférieure à 45 %, la rétention de résistance à la fatigue de souplesse et d’adhérence après flexion devient plus médiocre, et si la teneur en nylon dudit câblé hybride est supérieure à 65 %, le module efficace et la ténacité deviennent plus faibles. Avec des teneurs en nylon plus élevées, les diamètres de câblé deviennent plus grands, ce qui mène à une jauge de caoutchouc plus élevée et à une distance de câblé à câblé (zone rivet) plus faible entre des câblés parallèles au sein de la couche de carcasse. Une zone rivet plus faible entre les câblés peut facilement initier la fissure entre les câblés dans des conditions de flexion.

Une surface de nylon élevée sur des câblés hybrides améliore la résistance à la séparation câblé-caoutchouc dans des conditions dynamiques, à savoir contre des contraintes inter-stratifiés entre des plis de carcasse en raison de déplacements de triangulation.

Dans la présente invention, la valeur de masse volumique linéaire totale dudit câblé hybride est de préférence comprise entre 4 000 et 12 000 dtex, plus préférablement entre 6 000 et 9 000 dtex. La valeur de masse volumique linéaire de câblé hybride totale peut être obtenue en additionnant les valeurs de masse volumique linéaire nominales des fils en aramide et en nylon utilisés dans le câblé hybride (par exemple, la valeur de masse volumique linéaire totale pour l’AR 3 340 + NY 2 800 est de 6 140 dtex).

Dans l’invention dans sa forme préférée, le niveau de torsade du câblé hybride varie entre 150 et 400 tours par mètre (tpm).

Le mode de réalisation préféré entre tous de la présente invention concerne une carcasse de pneu diagonale pour pneus pneumatiques qui présentent des couches de renforcement comprenant des câblés hybrides constitués d’un pli qui est constitué de fils en aramide et d’un pli qui est constitué de fils en nylon avec une teneur en nylon de 50 à 60 % en poids, qui sont des câblés torsadés équilibrés, la valeur de masse volumique linéaire totale dudit câblé hybride étant comprise entre 6 000 et 9 000 dtex.

Dans le but d’accroître la résistance à la rupture (rupture simultanée de plis en nylon et en aramide dans le câblé hybride), une suralimentation de pli en aramide pouvant aller jusqu’à 3 % peut être appliquée durant le procédé de torsion (la longueur du fil en aramide dans un câblé hybride non torsadé peut être jusqu’à 3 % plus longue que celle du fil en nylon).

Claims (6)

1. REVENDICATIONS

   1. Carcasse diagonale pour pneus pneumatiques comprenant une pluralité de câblés hybrides à deux plis caractérisée en ce que lesdits câblés hybrides à deux plis sont constitués d’un pli de fils en aramide (1) et d’un pli de fils en nylon (2), et lesdits câblés hybrides présentent une teneur en nylon de 45 à 65 % en poids et une valeur de masse volumique linéaire totale comprise entre 6 000 et 9 000 dtex et des niveaux de torsion de 150 à 400 tours/mètre.
2. 2. Carcasse diagonale pour pneus pneumatiques comprenant une pluralité de câblés hybrides à deux plis selon les revendications précédentes dans laquelle lesdits câblés hybrides à deux plis présentent une teneur en nylon de 50 à 60 % en poids.
3. 3. Carcasse diagonale pour pneus pneumatiques comprenant une pluralité de câblés hybrides à deux plis selon les revendications précédentes dans laquelle lesdits câblés hybrides à deux plis sont des câblés torsadés équilibrés.
4. 4. Carcasse diagonale pour pneus pneumatiques comprenant une pluralité de câblés hybrides à deux plis selon les revendications précédentes dans laquelle ledit fil en nylon dudit câblé hybride à deux plis est du polyamide 66.
5. 5. Carcasse diagonale pour pneus pneumatiques comprenant une pluralité de câblés hybrides à deux plis selon les revendications précédentes dans laquelle ledit fil en nylon dudit câblé hybride à deux plis est du polyamide
6. 6.

   6. Carcasse diagonale pour pneus pneumatiques comprenant une pluralité de câblés hybrides à deux plis selon les revendications précédentes dans laquelle ledit fil en aramide dudit câblé hybride à deux plis présente une suralimentation pouvant aller jusqu’à 3 %.