BR112016029532B1

BR112016029532B1 - pneumático que apresenta propriedades dinâmicas aperfeiçoadas

Info

Publication number: BR112016029532B1
Application number: BR112016029532-3A
Authority: BR
Inventors: Hichem Rehab; Mukul Gupta
Original assignee: Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2021-02-23
Also published as: US20170210172A1; EP3160767B1; WO2015197296A1; FR3022848B1; CN106457911B; CN106457911A; US10518585B2; FR3022848A1; JP2017521304A; BR112016029532A2; EP3160767A1

Abstract

A invenção se refere a um pneumático que compreende uma armadura de topo formada por pelo menos duas camadas de topo de trabalho de elementos de reforço, cruzados de uma camada para a outra formando assim com a direção circunferencial ângulos compreendidos entre 10º e 45º. De acordo com a invenção, uma primeira camada S de mistura polimérica estando em contato com pelo menos uma camada de topo de trabalho e em contato com a armadura de carcaça, a dita primeira camada S de mistura polimérica se estendendo axialmente até pelo menos a extremidade axial da banda de rodagem, a dita banda de rodagem e o módulo complexo de cisalhamento dinâmico G*, medido a 10 % e 60ºC no ciclo de volta, da dita primeira camada S de mistura polimérica sendo superior a 1,35 MPa.

Description

[001] A presente invenção se refere a um pneumático, com armadura de carcaça radial e mais especialmente a um pneumático destinado a equipar veículos que levam cargas pesadas e que rodam em velocidade constante, tais como, por exemplo os caminhões, tratores, reboques e ônibus de estrada.

[002] De uma maneira geral nos pneumáticos de tipo pesado, a armadura de carcaça é ancorada de um lado e de outro na zona do talão e é encimada radialmente por uma armadura de topo constituída por pelo menos duas camadas, superpostas e formadas por fios ou cabos paralelos em cada camada e cruzados de uma camada para a seguinte formando assim com a direção circunferencial ângulos compreendidos entre 10° e 45°. As ditas camadas de trabalho, que formam a armadura de trabalho, podem ainda ser recobertas por pelo menos uma camada dita de proteção e formada por elementos de reforço vantajosamente metálicos e extensíveis, ditos elásticos. Ela pode também compreender uma camada de fios ou cabos metálicos de pouco extensibilidade que formam com a direção circunferencial um ângulo compreendido entre 45° e 90°, essa lona, dita de triangulação, sendo radialmente situada entre a armadura de carcaça e a primeira lona de topo dita de trabalho, formadas por fios ou cabos paralelos que apresentam ângulos no máximo iguais a 45° em valor absoluto. A lona de triangulação forma com pelo menos a dita lona de trabalho uma armadura triangulada, que apresenta, sob as diferentes pressões que ela sofre, poucas deformações, a lona de triangulação tendo como papel essencial retomar os esforços de compressão transversal dos quais é objeto o conjunto dos elementos de reforço na zona do topo do pneumático.

[003] Cabos são ditos inextensíveis quando os ditos cabos apresentam sob uma força de tração igual a 10 % da força de ruptura um alongamento relativo no máximo igual a 0,2 %.

[004] Cabos são ditos elásticos quando os ditos cabos apresentam sob uma força de tração igual à carga de ruptura um alongamento relativo pelo menos igual a 3 % com um módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.

[005] Elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço que formam com a direção circunferencial ângulos compreendidos no intervalo + 2,5°, - 2,5° em torno de 0°.

[006] A direção circunferencial do pneumático, ou direção longitudinal, é a direção que corresponde à periferia do pneumático e que é definida pela direção de rodagem do pneumático.

[007] A direção transversal ou axial do pneumático é paralela ao eixo de rotação do pneumático.

[008] A direção radial é uma direção que corta o eixo de rotação do pneumático e que é perpendicular a esse último.

[009] O eixo de rotação do pneumático é o eixo em torno do qual ele roda em utilização normal.

[010] Um plano radial ou meridiano é um plano que contém o eixo de rotação do pneumático.

[011] O plano mediano circunferencial, ou plano equatorial, é um plano perpendicular ao eixo de rotação do pneu e que divide o pneumático em duas metades.

[012] É entendido por “módulo de elasticidade” de uma mistura de borracha, um módulo secante de extensão a 10 % de deformação e em temperatura ambiente.

[013] No que diz respeito às composições de borracha, as medições de módulo são efetuadas em tração de acordo com a norma AFNOR-NFT-46002 de setembro de 1988: é medido em segunda elongação (por exemplo, depois de um ciclo de acomodação) o módulo secante nominal (ou tensão aparente, em MPa) a 10 % de alongamento (condições normais de temperatura e de higrometria de acordo com a norma AFNOR-NFT-40101 de dezembro de 1979).

[014] Certos pneumáticos atuais, ditos “de estrada”, são destinados a rodar em grande velocidade e em trajetos cada vez mais longos, devido à melhoria da rede rodoviária e ao crescimento da rede de autoestradas no mundo. O conjunto das condições, sob as quais um tal pneumático é solicitado a rodar, permite sem nenhuma dúvida um aumento do número de quilômetros percorridos, o desgaste do pneumático sendo menor; em contrapartida a resistência desse último e em especial da armadura de topo é prejudicada.

[015] Existem de fato tensões ao nível da armadura de topo e mais especialmente tensões de cisalhamento entre as camadas de topo, aliadas a uma elevação não insignificante da temperatura de funcionamento ao nível das extremidades da camada de topo que é axialmente a mais curta, que têm como consequência o aparecimento e a propagação de fissuras da borracha ao nível das ditas extremidades.

[016] A fim de melhorar a resistência da armadura de topo do tipo de pneumático estudado, soluções relativas à estrutura e qualidade das camadas e/ou perfilados de misturas de borracha que são dispostos entre e/ou em torno das extremidades de lonas e mais especialmente das extremidades da lona que é axialmente a mais curta já foram trazidas.

[017] É notadamente conhecido introduzir uma camada de mistura de borracha entre as extremidades das camadas de trabalho para criar uma separação entre as ditas extremidades para limitar as tensões de cisalhamento. Tais camadas de separação devem, no entanto, apresentar uma coesão muito boa. Tais camadas de misturas de borracha são por exemplo descritas no pedido de patente WO 2004/076204.

[018] A patente FR 1 389 428, para melhorar a resistência à degradação das misturas de borracha situadas na proximidade das bordas de armadura de topo, preconiza a utilização, em combinação com uma banda de rodagem de baixa histerese, de um perfilado de borracha que cobre pelo menos os lados e as bordas marginais da armadura de topo e que é constituído por uma mistura de borracha de baixa histerese.

[019] A patente FR 2 222 232, para evitar as separações entre lonas de armadura de topo, ensina revestir as extremidades da armadura com uma camada de borracha, cuja dureza Shore A é diferente daquela da banda de rodagem que encima a dita armadura, e maior do que a dureza Shore A do perfilado de mistura de borracha disposto entre as bordas de lonas de armadura de topo e armadura de carcaça.

[020] Os pneumáticos assim realizados permitem efetivamente melhorar os desempenhos notadamente em termos de resistência.

[021] Por outro lado, é conhecido realizar pneumáticos com banda de rodagem bastante larga ou então para conferir a pneumáticos de uma dimensão dada capacidades de cargas maiores introduzir uma camada de elementos de reforço circunferenciais. O pedido de patente WO 99/24269 descreve, por exemplo, a presença de uma tal camada de elementos de reforço circunferenciais.

[022] A camada de elementos de reforço circunferenciais é usualmente constituída por pelo menos um cabo metálico enrolado para formar uma espira da qual o ângulo de colocação em relação à direção circunferencial é inferior a 2,5°.

[023] Por ocasião de ensaios, os inventores colocaram em evidência que por ocasião de solicitações dos pneumáticos em deriva severas e frequentes tais como é possível encontrá-las por ocasião de rodagem em estradas sinuosas, os pneumáticos compreendendo ou não uma camada de elementos de reforço circunferenciais, os ditos pneumáticos podiam apresentar propriedades em termos de rigidez tais, que aparece uma clivagem ao nível das misturas de borracha constitutivas da armadura de topo que são encontradas entre as camadas de trabalho. Uma tal clivagem é evidentemente prejudicial em termos de propriedades de resistência do pneumático. Tais clivagens são ainda acentuadas por ocasião de rodagens em sobrecarga e em velocidade elevada, sempre em estradas sinuosas.

[024] Um objetivo da invenção é fornecer pneumáticos cujas propriedades dinâmicas, notadamente a rigidez de deriva, sejam aperfeiçoadas e as propriedades de resistência sejam conservadas, qualquer que seja o uso, notadamente em condições de rodagens que provocam solicitações em deriva severas.

[025] Esse objetivo é atingido de acordo com a invenção por um pneumático com armadura de carcaça radial que compreende uma armadura de topo formada por pelo menos duas camadas de topo de trabalho de elementos de reforço, cruzados de uma camada para a outra formando assim com a direção circunferencial ângulos compreendidos entre 10° e 45°, uma primeira camada S de mistura polimérica estando em contato com pelo menos uma camada de topo de trabalho e em contato com a armadura de carcaça, a dita primeira camada de mistura polimérica se estendendo axialmente até pelo menos a extremidade axial da banda de rodagem, a dita banda de rodagem cobrindo radialmente a armadura de topo e sendo reunida a dois talões por intermédio de dois flancos, o módulo complexo de cisalhamento dinâmico G*, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, da dita primeira camada S de mistura polimérica sendo superior a 1,35 MPa.

[026] O módulo complexo de cisalhamento dinâmico (G*) é uma propriedade dinâmica da camada de mistura de borracha. Ele é medido em um analisador de viscosidade (Metravib VA4000), de acordo com a norma ASTM D 5992-96. É registrada a resposta de uma amostra de composição vulcanizada (corpo de prova cilíndrico com 4 mm de espessura e com 400 mm2 de seção), submetida a uma solicitação sinusoidal em cisalhamento simples alternado, na frequência de 10 Hz, a uma temperatura de 60°C. É efetuada uma varredura em amplitude de deformação de 0,1 a 50 % (ciclo de ida), e depois de 50 % a 1 % (ciclo de volta).

[027] De acordo com um modo preferido da invenção, a armadura de topo do pneumático compreende pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais.

[028] Os inventores souberam colocar em evidência que a escolha de uma primeira camada S que apresenta um módulo complexo de cisalhamento G*, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, superior a 1,35 Mpa, melhora as propriedades dinâmicas e notadamente propriedades de rigidez de deriva do pneumático, notadamente nas condições de rodagem especialmente prejudiciais em termos de clivagem de deriva.

[029] De fato, de maneira absolutamente inesperada para o profissional, as propriedades da primeira camada S de mistura polimérica, a dita camada S sendo posicionada em contato com a armadura de carcaça e com pelo menos uma camada da armadura de topo, têm uma influência notável sobre as propriedades de rigidez de deriva. Os inventores colocaram ainda em evidência que a escolha dessa primeira camada S de mistura polimérica não degrada os desempenhos relativos às solicitações sofridas pelo pneumático por ocasião de rodagens em linha reta.

[030] Os inventores souberam ainda colocar em evidência que, inclusive na presença de uma camada de elementos de reforço circunferenciais que confere, portanto, uma rigidez significativa ao pneumático, mais especialmente à armadura de topo desse último, as características enunciadas acima da primeira camada S trazem uma contribuição notável a essa propriedade de rigidez de deriva.

[031] A presença de uma camada de elementos de reforço circunferenciais parecia poder influenciar as propriedades de rigidez de deriva de maneira suficiente e a priori de maneira ótima devido à rigidez que ela confere ao pneumático. Os ensaios realizados colocaram em evidência que as propriedades da primeira camada S têm um efeito importante sobre as propriedades de rigidez de deriva do pneumático e permitem melhorar as mesmas inclusive em presença de uma camada de elementos de reforço circunferenciais.

[032] Vantajosamente, de acordo com a invenção, o módulo complexo de cisalhamento G*, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, da primeira camada S é inferior a 2 MPa, de modo a que as propriedades térmicas do pneumático não sejam modificadas demais com o risco de degradar as propriedades de resistência do pneumático assim como suas propriedades de resistência à rodagem.

[033] Ainda vantajosamente, o valor máximo de tan(δ), anotado tan(δ)max, da primeira camada S é inferior a 0,100.

[034] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, a primeira camada S de mistura polimérica compreende uma carga reforçadora constituída: a) ou por negro de fumo de superfície específica BET compreendida entre 30 e 160 m2/g, empregado a uma taxa igual ou superior a 15 pce e inferior ou igual a 28 pce, b) ou por uma carga branca de tipo sílica e/ou alumina que compreende funções de superfície SiOH e/ou AlOH escolhida no grupo formado pelas sílicas precipitadas ou pirogenadas, pelas aluminas ou pelos aluminossilicatos ou então ainda pelos negros de fumo modificados no decorrer ou depois da síntese de superfície específica compreendida entre 30 e 260 m2/g empregada a uma taxa superior ou igual a 15 pce e inferior ou igual a 55 pce, c) ou por uma mistura de negro de fumo descrito em a) e uma carga branca descrita em b), na qual a taxa global de carga é superior ou igual a 15 pce e inferior ou igual a 50 pce e a taxa em pce de carga branca é superior ou igual à taxa de negro defumo em pce menos 5.

[035] Os inventores mostraram ainda que a primeira camada S apresenta uma coesão suficientemente elevada para limitar a propagação de fissuras iniciadas quando um objeto perfura a banda de rodagem do pneumático. Os inventores colocam assim em evidência, a obtenção de um compromisso de desempenhos do pneumático que combina as propriedades dinâmicas, notadamente a rigidez de deriva e as propriedades de resistência, inclusive no caso enunciado acima, quando um objeto perfura a banda de rodagem do pneumático.

[036] No sentido da invenção, uma mistura de borracha coesiva é uma mistura de borracha notadamente robusta na fissuração. A coesão de uma mistura é assim avaliada por um teste de fissuração em fadiga realizado em um corpo de prova “PS” (pure shear). Ele consiste em determinar, depois de entalhamento do corpo de prova, a velocidade de propagação de fissura “Vp” (nm/ciclo) em função da taxa de restituição de energia “E” (J/m2). O domínio experimental coberto pela medição é compreendido dentro da faixa -20°C e +150°C em temperatura, com uma atmosfera de ar ou de nitrogênio. A solicitação do corpo de prova é um deslocamento dinâmico imposto de amplitude compreendida entre 0,1 mm e 10 mm sob a forma de solicitação de tipo impulsional (sinal “haversine” tangente) com um tempo de repouso igual à duração do impulso; a frequência do sinal é da ordem de 10 Hz em média.

[037] A medição compreende 3 partes: - Uma acomodação do corpo de prova “PS”, de 1000 ciclos a 27 % de deformação. - Uma caracterização energética para determinar a lei “E” = f (deformação). A taxa de restituição de energia “E” é igual a W0*h0, com W0 = energia fornecida ao material por ciclo e por unidade de volume e h0 = altura inicial do corpo de prova. A exploração das aquisições “força / deslocamento” dá assim a relação entre “E” e a amplitude da solicitação. - A medição de fissuração, depois de entalhamento do corpo de prova “PS”. As informações recolhidas levam a determinar a velocidade de propagação da fissura “Vp” em função do nível de solicitação imposto “E”.

[038] De acordo com uma variante vantajosa da invenção, o pneumático compreende uma segunda camada G de mistura polimérica radialmente entre a armadura de carcaça e a camada de elementos de reforço que é radialmente a mais interior da armadura de topo de largura axial pelo menos igual a 70 % da largura da camada de elementos de reforço que é radialmente a mais interior da armadura de topo e que apresenta um módulo complexo de cisalhamento G*, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, superior a 1,35 MPa.

[039] De acordo com um modo de realização preferido dessa variante da invenção, a largura axial da dita segunda camada G é no máximo igual à largura da camada de elementos de reforço que é radialmente a mais interior da armadura de topo e de preferência, pelo menos igual a 90 % da largura da camada de elementos de reforço que é radialmente a mais interior da armadura de topo.

[040] Também de preferência de acordo com essa variante da invenção, a espessura, medida de acordo com a direção radial, da dita segunda camada G é superior a Φ e de preferência inferior a 3Φ, Φ sendo o diâmetro dos elementos de reforço da camada de armadura de topo que é radialmente a mais interior.

[041] Os inventores souberam ainda colocar em evidência que a segunda camada G de mistura polimérica assim definida contribui ainda para a melhoria das propriedades de rigidez de deriva do pneumático em complemento da camada S de mistura polimérica e de uma eventual camada de elementos de reforço circunferenciais se essa última estiver presente.

[042] Vantajosamente de acordo com a invenção, o módulo complexo de cisalhamento G*, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, da segunda camada G é inferior a 2 MPa, de modo que as propriedades térmicas do pneumático não sejam modificadas demais com o risco de degradar as propriedades de resistência do pneumático assim como suas propriedades de resistência à rodagem.

[043] Vantajosamente ainda, o valor máximo de tan(δ), anotado tan(δ)max, da segunda camada G é inferior a 0,100.

[044] De acordo com um modo de realização preferido dessa variante da invenção, a segunda camada G de mistura polimérica compreende uma carga reforçadora constituída: a) ou por negro de fumo de superfície específica BET compreendida entre 30 e 160 m2/g, empregado a uma taxa igual ou superior a 15 pce e inferior ou igual a 28 pce, b) ou por uma carga branca de tipo sílica e/ou alumina que compreende funções de superfície SiOH e/ou AlOH escolhida no grupo formado pelas sílicas precipitadas ou pirogenadas, pelas aluminas ou pelos aluminossilicatos ou então ainda pelos negros de fumo modificados no decorrer ou depois da síntese de superfície específica compreendida entre 30 e 260 m2/g empregada a uma taxa superior ou igual a 15 pce e inferior ou igual a 55 pce, c) ou por uma mistura de negro de fumo descrito em a) e uma carga branca descrita em b), na qual a taxa global de carga é superior ou igual a 15 pce e inferior ou igual a 50 pce e a taxa em pce de carga branca é superior ou igual à taxa de negro de fumo em pce menos 5.

[045] Vantajosamente, a mistura polimérica que constitui a segunda camada G é idêntica à mistura polimérica que constitui a segunda camada S.

[046] De acordo com um modo de realização vantajoso da invenção, a camada de topo de trabalho que é axialmente a mais larga está radialmente no interior das outras camadas de topo de trabalho.

[047] De acordo com uma variante vantajosa de realização da invenção, a camada de elementos de reforço circunferenciais apresenta uma largura axial superior a 0,5 x W.

[048] W é a largura máxima axial do pneumático, quando esse último está montado em seu aro de serviço e inflado em sua pressão recomendada.

[049] As larguras axiais das camadas de elementos de reforço são medidas em um corte transversal de um pneumático, o pneumático estando, portanto, em um estado não inflado.

[050] De acordo com uma realização preferida da invenção, pelo menos duas camadas de topo de trabalho apresentam larguras axiais diferentes, a diferença entre a largura axial da camada de topo de trabalho que é axialmente a mais larga e a largura axial da camada de topo de trabalho que é axialmente a menos larga sendo compreendida entre 10 e 30 mm.

[051] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, a camada de elementos de reforço circunferenciais é radialmente disposta entre duas camadas de topo de trabalho.

[052] De acordo com esse modo de realização da invenção, a camada de elementos de reforço circunferenciais permite limitar de maneira mais importante as colocações em compressão dos elementos de reforço da armadura de carcaça do que uma camada semelhante colocada no lugar radialmente no exterior das camadas de trabalho. Ela é preferivelmente radialmente separada da armadura de carcaça por pelo menos uma camada de trabalho de modo a limitar as solicitações dos ditos elementos de reforço e não fatigar demais os mesmos.

[053] Vantajosamente, ainda de acordo com a invenção, as larguras axiais das camadas de topo de trabalho radialmente adjacentes à camada de elementos de reforço circunferenciais são superiores à largura axial da dita camada de elementos de reforço circunferenciais e de preferência, as ditas camadas de topo de trabalho adjacentes à camada de elementos de reforço circunferenciais são de um lado e de outro do plano equatorial e no prolongamento axial imediato da camada de elementos de reforço circunferenciais acopladas em uma largura axial, para ser em seguida separadas pela dita camada de mistura de borracha pelo menos no restante da largura comum às ditas duas camadas de trabalho.

[054] A presença de tais acoplamentos entre as camadas de topo de trabalho adjacentes à camada de elementos de reforço circunferenciais permite a diminuição das pressões de tensão que agem sobre os elementos circunferenciais que estão axialmente mais no exterior e que estão situados o mais próximo do acoplamento.

[055] De acordo com um modo de realização vantajoso da invenção, os elementos de reforço de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam um módulo secante a 0,7 % de alongamento compreendido entre 10 e 120 GPa e um módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.

[056] De acordo com uma realização preferida, o módulo secante dos elementos de reforço a 0,7 % de alongamento é inferior a 100 GPa e superior a 20 GPa, de preferência compreendido entre 30 e 90 GPa e mais de preferência inferior a 80 GPa.

[057] Também de preferência, o módulo tangente máximo dos elementos de reforço é inferior a 130 GPa e mais de preferência inferior a 120 GPa.

[058] Os módulos expressos acima são medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 20 MPa levada à seção de metal do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção de metal do elemento de reforço.

[059] Os módulos dos mesmos elementos de reforço podem ser medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 10 MPa levada à seção global do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção global do elemento de reforço. A seção global do elemento de reforço é a seção de um elemento compósito constituído por metal e por borracha, essa última tendo notadamente penetrado o elemento de reforço durante a fase de vulcanização do pneumático.

[060] De acordo com essa formulação relativa à seção global do elemento de reforço, os elementos de reforço das partes axialmente exteriores e da parte central de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam um módulo secante a 0,7 % de alongamento compreendido entre 5 e 60 GPa e um módulo tangente máximo inferior a 75 GPa.

[061] De acordo com uma realização preferida, o módulo secante dos elementos de reforço a 0,7 % de alongamento é inferior a 50 GPa e superior a 10 GPa, de preferência compreendido entre 15 e 45 GPa e mais de preferência inferior a 40 GPa.

[062] Também de preferência, o módulo tangente máximo dos elementos de reforço é inferior a 65 GPa e mais de preferência inferior a 60 GPa.

[063] De acordo com um modo de realização preferido, os elementos de reforço de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam uma curva de tensão de tração em função do alongamento relativo que tem pequenas inclinações para os pequenos alongamentos e uma inclinação substancialmente constante e forte para os alongamentos superiores. Tais elementos de reforço da lona adicional são habitualmente denominados elementos “bimódulo”.

[064] De acordo com uma realização preferida da invenção, a inclinação substancialmente constante e forte aparece a partir de um alongamento relativo compreendido entre 0,1 % e 0,5 %.

[065] As diferentes características dos elementos de reforço enunciadas acima são medidas em elementos de reforço extraídos de pneumáticos.

[066] Elementos de reforço mais especialmente adaptados à realização de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais de acordo com a invenção são por exemplo reuniões de fórmula 21.23, cuja construção é 3 x (0,26 + 6 x 0,23) 4,4/6,6 SS; esse cabo de cordões é constituído por 21 fios elementares de fórmula 3 x (1 + 6), com 3 cordões torcidos juntos cada um deles constituído por 7 fios, um fio que forma uma alma central de diâmetro igual a 26/100 mm e 6 fios enrolados de diâmetro igual a 23/100 mm. Um tal cabo apresenta um módulo secante a 0,7 % igual a 45 GPa e um módulo tangente máximo igual a 98 GPa, medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 20 MPa levada à seção de metal do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção de metal do elemento de reforço. Em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 10 MPa levada à seção global do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção global do elemento de reforço, esse cabo de fórmula 21.23 apresenta um módulo secante a 0,7 % igual a 23 GPa e um módulo tangente máximo igual a 49 GPa.

[067] Do mesmo modo, um outro exemplo de elementos de reforço é uma reunião de fórmula 21.28, da qual a construção é 3 x (0,32 + 6 x 0,28) 6,2/9,3 SS. Esse cabo apresenta um módulo secante a 0,7 % igual a 56 GPa e um módulo tangente máximo igual a 102 GPa, medidos em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 20 MPa levada à seção de metal do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção de metal do elemento de reforço. Em uma curva de tensão de tração em função do alongamento determinada com uma protensão de 10 MPa levada à seção global do elemento de reforço, a tensão de tração correspondendo a uma tensão medida levada à seção global do elemento de reforço, esse cabo de fórmula 21.28 apresenta um módulo secante a 0,7 % igual a 27 GPa e um módulo tangente máximo igual a 49 GPa.

[068] A utilização de tais elementos de reforço em pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais permite notadamente conservar rigidezes da camada satisfatórias inclusive depois das etapas de conformação e de vulcanização em processos de fabricação usuais.

[069] De acordo com um segundo modo de realização da invenção, os elementos de reforço circunferenciais podem ser formados por elementos metálicos inextensíveis e cortados de maneira a formar segmentos de comprimento muito inferior à circunferência da camada que é a menos longa, mas preferencialmente superior a 0,1 vez a dita circunferência, os cortes entre segmentos sendo axialmente decalados uns em relação aos outros. Ainda de preferência, o módulo de elasticidade na tração por unidade de largura da camada adicional é inferior ao módulo de elasticidade na tração, medido nas mesmas condições, da camada de topo de trabalho que é a mais extensível. Um tal modo de realização permite conferir, de maneira simples, à camada de elementos de reforço circunferenciais um módulo que pode facilmente ser ajustado (pela escolha dos intervalos entre segmentos de uma mesma fileira), mas em todos os casos menor do que o módulo da camada constituída pelos mesmos elementos metálicos mas contínuos, o módulo da camada adicional sendo medido em uma camada vulcanizada de elementos cortados, extraída do pneumático.

[070] De acordo com um terceiro modo de realização da invenção, os elementos de reforço circunferenciais são elementos metálicos ondulados, a relação a/À da amplitude de ondulação no comprimento de onda sendo no máximo igual a 0,09. De preferência, o módulo de elasticidade na tração por unidade de largura da camada adicional é inferior ao módulo de elasticidade na tração, medido nas mesmas condições, da camada de topo de trabalho que é a mais extensível.

[071] Os elementos metálicos são preferencialmente cabos de aço.

[072] De acordo com um modo de realização preferido da invenção, os elementos de reforço das camadas de topo de trabalho são cabos metálicos inextensíveis.

[073] A invenção prevê ainda, vantajosamente para diminuir as pressões de tensão que agem sobre os elementos circunferenciais que estão axialmente mais no exterior, que o ângulo formado com a direção circunferencial pelos elementos de reforço das camadas de topo de trabalho é inferior a 30° e de preferência inferior a 25°.

[074] De acordo com uma outra variante vantajosa da invenção, as camadas de topo de trabalho compreendem elementos de reforço, cruzados de uma lona para a outra, que formam com a direção circunferencial ângulos variáveis de acordo com a direção axial, os ditos ângulos sendo superiores nas bordas axialmente exteriores das camadas de elementos de reforço em relação aos ângulos dos ditos elementos medidos ao nível do plano mediano circunferencial. Uma tal realização da invenção permite aumentar a rigidez circunferencial em certas zonas e ao contrário diminuir a mesma em outras, notadamente para diminuir as colocações em compressão da armadura de carcaça.

[075] Uma realização preferida da invenção prevê ainda que a armadura de topo é completada radialmente no exterior por pelo menos uma camada suplementar, dita de proteção, de elementos de reforço ditos elásticos, orientados em relação à direção circunferencial com um ângulo compreendido entre 10° e 45° e de mesmo sentido que o ângulo formado pelos elementos inextensíveis da camada de trabalho que lhe é radialmente adjacente.

[076] A camada de proteção pode ter uma largura axial inferior à largura axial da camada de trabalho que é a menos larga. A dita camada de proteção pode também ter uma largura axial superior à largura axial da camada de trabalho que é a menos larga, tal que ela recobre as bordas da camada de trabalho que é a menos larga e, no caso da camada radialmente superior como sendo a menos larga, tal que ela seja acoplada, no prolongamento axial da armadura adicional, com a camada de topo de trabalho que é a mais larga em uma largura axial, para ser em seguida, axialmente no exterior, separada da dita camada de trabalho que é a mais larga por perfilados de espessura pelo menos igual a 2 mm. A camada de proteção formada por elementos de reforço elásticos pode, no caso citado acima, ser por um lado eventualmente separada das bordas da dita camada de trabalho que é a menos larga por perfilados de espessura substancialmente menor do que a espessura dos perfilados que separam as bordas das duas camadas de trabalho, e ter por outro lado uma largura axial inferior ou superior à largura axial da camada de topo que é a mais larga.

[077] De acordo com um qualquer dos modos de realização da invenção evocado precedentemente, a armadura de topo pode ainda ser completada, radialmente no interior entre a armadura de carcaça e a camada de trabalho radialmente interior que está mais próxima da dita armadura de carcaça, por uma camada de triangulação de elementos de reforço inextensíveis metálicos feitos de aço que formam, com a direção circunferencial, um ângulo superior a 60° e de mesmo sentido que aquele do ângulo formado pelos elementos de reforço da camada que está radialmente mais próxima da armadura de carcaça.

[078] O pneumático de acordo com a invenção tal como ele acaba de ser descrito apresenta, portanto, propriedades de rigidez de deriva melhoradas e, portanto, desempenhos em termos de resistência reforçados quaisquer que sejam as condições de rodagem.

[079] Outros detalhes e características vantajosos da invenção se destacarão abaixo da descrição dos exemplos de realização da invenção em referência às figuras 1 e 2 que representam: - figura 1, uma vista meridiana de um esquema de um pneumático de acordo com um primeiro modo de realização da invenção, - figura 2, uma vista meridiana de um esquema de um pneumático de acordo com um segundo modo de realização da invenção.

[080] As figuras não estão representadas na escala para simplificar a compreensão das mesmas. As figuras só representam uma meia vista de um pneumático que se prolonga de maneira simétrica em relação ao eixo XX’ que representa o plano mediano circunferencial, ou plano equatorial, de um pneumático.

[081] Na figura 1, o pneumático 1, de dimensão 315/70 R 22.5, tem uma relação de forma H/S igual a 0,70, H sendo a altura do pneumático 1 em seu aro de montagem e S sua largura axial máxima. O dito pneumático 1 compreende uma armadura de carcaça radial 2 ancorada em dois talões, não representados na figura. A armadura de carcaça é formada por uma só camada de cabos metálicos. Essa armadura de carcaça 2 é guarnecida por uma armadura de topo 4, formada radialmente do interior para o exterior: - por uma primeira camada de trabalho 41 formada por cabos metálicos inextensíveis 9.28 não guarnecidos, contínuos em toda a largura da lona, orientados de um ângulo igual a 24°, - por uma camada de elementos de reforço circunferenciais 42 formada por cabos metálicos feitos de aço 21 x 23, de tipo “bimódulo”, - por uma segunda camada de trabalho 43 formada por cabos metálicos inextensíveis 9.28 não guarnecidos, contínuos em toda a largura da lona, orientados de um ângulo igual a 24° e cruzados com os cabos metálicos da camada 41, - por uma camada de proteção 44 formada por cabos metálicos elásticos 6.35.

[082] A armadura de topo é ela própria coberta por uma banda de rodagem 6.

[083] A largura axial máxima W do pneumático é igual a 317 mm.

[084] A largura axial L41 da primeira camada de trabalho 41 é igual a 252 mm.

[085] A largura axial L43 da segunda camada de trabalho 43 é igual a 232 mm. A diferença entre as larguras L41 e L43 é igual a 15 mm.

[086] No que diz respeito à largura axial L42 da camada de elementos de reforço circunferenciais 42, ela é igual a 194 mm.

[087] A última lona de topo 44, dita de proteção, tem uma largura L44 igual a 124 mm.

[088] De acordo com a invenção, uma primeira camada S de mistura de borracha é colocada no lugar entre a armadura de carcaça 2 e a primeira camada de trabalho 41.

[089] Na figura 2, o pneumático 1 difere daquele representado na figura 1 pelo fato de que uma segunda camada G prolonga axialmente a primeira camada S, radialmente entre a armadura de carcaça 2 e a primeira camada de trabalho 41.

[090] Ensaios foram realizados com diferentes pneumáticos S1 e S2 realizados de acordo com a invenção. O pneumático S2 é realizado de acordo com a representação da figura 1 e o pneumático S1 não compreende camada de elementos de reforço circunferenciais. Esses pneumáticos, de acordo com a invenção S1 e S2, são comparados com um pneumático de referência T1, que não compreende camada de elementos de reforço circunferenciais e do qual o módulo complexo de cisalhamento dinâmico G*, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, da dita primeira camada S de mistura polimérica é inferior a 1,35 MPa.

[091] As diferentes misturas utilizadas estão listadas abaixo.

[092] Os valores dos constituintes são expressos em pce (partes em peso para cem partes de elastômeros).

[093] O pneumático de referência T1 possui uma primeira camada S constituída pela mistura R1.

[094] Os pneumáticos, de acordo com a invenção S1 e S2, possuem uma primeira camada S constituída pela mistura 1.

[095] Primeiros ensaios de resistência foram realizados em uma máquina de teste que impõe a cada um dos pneumáticos uma rodagem em linha reta a uma velocidade igual ao índice de velocidade máximo prescrito para o dito pneumático (speed index) sob uma carga inicial de 4000 kg progressivamente aumentada para reduzir o tempo de duração do teste.

[096] É verificado que o conjunto dos pneumáticos testados apresenta resultados substancialmente comparáveis.

[097] Outros ensaios de resistência foram realizados em uma máquina de testes que impõe de modo cíclico um esforço transversal e uma sobrecarga dinâmica aos pneumáticos. Os ensaios foram realizados para os pneumáticos, de acordo com a invenção, com condições idênticas àquelas aplicadas aos pneumáticos de referência.

[098] As distâncias percorridas variam de um tipo de pneumático para o outro, degradações aparecendo devido a uma degradação das misturas de borracha ao nível das extremidades das camadas de trabalho. Os resultados estão expressos na tabela que se segue em referência a uma base 100 fixada para o pneumático de referência T1.

[099] Esses resultados mostram que a primeira camada S de acordo com a invenção da qual o módulo complexo de cisalhamento dinâmico G*, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta é superior a 1,35 Mpa, permite melhorar bastante substancialmente os desempenhos de resistência e mais especialmente as propriedades de rigidez de deriva do pneumático, inclusive em presença de uma camada de elementos de reforço circunferenciais.

Claims

1. Pneumático com armadura de carcaça radial que compreende uma armadura de topo formada por pelo menos duas camadas de topo de trabalho de elementos de reforço, cruzados de uma camada para a outra formando assim com a direção circunferencial ângulos compreendidos entre 10° e 45°, uma primeira camada de mistura polimérica estando em contato com pelo menos uma camada de topo de trabalho e em contato com a armadura de carcaça, a dita primeira camada de mistura polimérica se estendendo axialmente até pelo menos a extremidade axial da banda de rodagem, a dita banda de rodagem cobrindo radialmente a armadura de topo e sendo reunida a dois talões por meio de dois flancos, caracterizado pelo fato de que o módulo complexo de cisalhamento dinâmico, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, da dita primeira camada de mistura polimérica sendo superior a 1,35 Mpa, em que o valor máximo de tan(δ), denotado como tan(δ)max, da primeira camada de mistura polimérica é inferior a 0,100, o pneumático adicionalmente compreende uma segunda camada de mistura polimérica axialmente em contato com a primeira camada de mistura polimérica radialmente entre a armadura de carcaça e a camada de elementos de reforço que é radialmente a mais interior da armadura de topo, e em que o módulo complexo de cisalhamento dinâmico, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, da dita segunda camada de mistura polimérica é superior a 1,35 Mpa.

2. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a armadura de topo compreende pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais.

3. Pneumático, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a camada de elementos de reforço circunferenciais é radialmente disposta entre duas camadas de topo de trabalho.

4. Pneumático, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as larguras axiais das camadas de topo de trabalho radialmente adjacentes à camada de elementos de reforço circunferenciais são superiores à largura axial da dita camada de elementos de reforço circunferenciais.

5. Pneumático, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as camadas de topo de trabalho adjacentes à camada de elementos de reforço circunferenciais são, de cada lado do plano equatorial e no prolongamento axial imediato da camada de elementos de reforço circunferenciais, acopladas em uma largura axial, e então separadas por elementos perfilados de mistura de borracha pelo menos no restante da largura comum às ditas duas camadas de trabalho.

6. Pneumático, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que os elementos de reforço de pelo menos uma camada de elementos de reforço circunferenciais são elementos de reforço metálicos que apresentam um módulo secante a 0,7 % de alongamento compreendido entre 10 e 120 GPa e um módulo tangente máximo inferior a 150 GPa.

7. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo complexo de cisalhamento, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, da primeira camada de mistura polimérica é inferior a 2 MPa.

8. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita primeira camada de mistura polimérica compreende uma carga reforçadora constituída de: a) ou negro de fumo com superfície específica BET entre 30 e 160 m2/g, empregado em um teor igual ou superior a 15 pce e inferior ou igual a 28 pce, b) ou uma carga branca de tipo sílica e/ou alumina que compreende grupos funcionais de superfície SiOH e/ou AlOH selecionado do grupo formado por sílicas precipitadas ou pirogenadas, aluminas ou aluminossilicatos ou então ainda negros de fumo modificados no decorrer ou depois da síntese com superfície específica entre 30 e 260 m2/g empregada em um teor superior ou igual a 15 pce e inferior ou igual a 55 pce, c) ou uma mistura de negro de fumo descrito em a) e uma carga branca descrita em b), em que o teor total de carga é superior ou igual a 15 pce e inferior ou igual a 50 pce e o teor em pce de carga branca é superior ou igual ao teor de negro de fumo em pce menos 5.

9. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o módulo complexo de cisalhamento, medido a 10 % e 60°C no ciclo de volta, da segunda camada de mistura polimérica é inferior a 2 MPa.

10. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor máximo de tan(δ), denotado como tan(δ)max, da segunda camada de mistura polimérica é inferior a 0,100.

11. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita segunda camada de mistura polimérica compreende uma carga reforçadora constituída de: a) ou negro de fumo com superfície específica BET entre 30 e 160 m2/g, empregado em um teor igual ou superior a 15 pce e inferior ou igual a 28 pce, b) ou uma carga branca de tipo sílica e/ou alumina que compreende grupos funcionais de superfície SiOH e/ou AlOH selecionado do grupo formado por sílicas precipitadas ou pirogenadas, aluminas ou aluminossilicatos ou então ainda negros de fumo modificados no decorrer ou depois da síntese com superfície específica entre 30 e 260 m2/g empregada em um teor superior ou igual a 15 pce e inferior ou igual a 55 pce, c) ou uma mistura de negro de fumo descrito em a) e uma carga branca descrita em b), em que o teor total de carga é superior ou igual a 15 pce e inferior ou igual a 50 pce e o teor em pce de carga branca é superior ou igual ao teor de negro defumo em pce menos 5.

12. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de reforço das camadas de topo de trabalho são inextensíveis.

13. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a armadura de topo é completada radialmente no exterior por pelo menos uma lona suplementar, referida como lona de proteção, de elementos de reforço referidos como elementos elásticos, orientados em relação à direção circunferencial em um ângulo entre 10° e 45° na mesma direção que o ângulo formado pelos elementos inextensíveis da camada de trabalho que lhe é radialmente adjacente.

14. Pneumático, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a armadura de topo compreende adicionalmente uma camada de triangulação formada por elementos de reforço metálicos que formam com a direção circunferencial ângulos superiores a 60°.