CH219459A

CH219459A - Objet en caoutchouc renforcé.

Info

Publication number: CH219459A
Authority: CH
Inventors: E I Du Pont De Nemours Company
Original assignee: Du Pont
Priority date: 1938-11-01
Filing date: 1940-09-21
Publication date: 1942-02-15
Also published as: DE739938C; FR860638A; US2317911A; US2273200A; NL54095C; BE436700A

Description

Objet en caoutchouc renforcé. La présente invention se rapporte à un objet en caoutchouc renforcé, tel que pneu- matique, courroie, toile caoutchoutée, tuyau, etc.

Dans la description qui suit, l'invention est particulièrement exposée pour lie cas -de pneumatiques,, parce que -ce sont, de tous les objets auxquellselle se rapporte, ceux qui su bissent à l'usage les plus violents efforts. Ils doivent en effet résister à des- fliexions ra pides :et répetées, à la force centrifuge, au choc, à l'échauffement, etc., dans des condi tions bien plus sévères que les autres: objets en caoutchouc renforcé. Il est cependant bien entendu que cette manière d'exposer l'inven tion n'en constitue pas une limitation.

Pour le renforcement des pneumatiques, on a d'abord utilisé :des tissus -de laine ordi naire noyés dans la masse, mais les tissus ainsi obtenus étaient peu :élastiques. En outre, on ne pouvait -obtenir une bonne pénétration du caoutchouc dans le tissu ni une bonne adhérence entre le tissu et le caoutchouc.

En- fin, l'abrasion très violente au croisement .des fils produisait l'échauffement et la détériora tion rapide :de ces fils. Par suite -de ces di vers inconvénients,Les pneus se détérioraient, sait parce que le tissu cédait, ,soit parce qu'il se séparait du :caoutchouc.

L'emploi de tissus de laine ordinaire est aujourd'hui à peu près complètement xem- placé par l'emploi du câblage, soit sous forme d'une nappe de câblés, sans trame, soit avec quelques fils de trame seulement.

Les produits qui .ont été essayés, pour le câblage appartiennent à trois, classes: 1. Les fibres et fils. -cellulosiques: cotai, lin, jute, rayonne; 2. Les fibres et- fils -de protéine: laine, soie; 3. Les fils métalliques.

Parmi les fibres et fils cellulosiques, le lin et le jute, malgré leur résistance élevée, n'ont pas donné satisfaction, parce qu'ils sont cassants, si bien que les câblages faits avec ces matières ne résistent pas aux flexions et à la fatigue. Au contraire, le coton a donné satisfaction bien que sa résistance ne soit pas très élevée et qu'il ne résiste que de fa çon médiocre à lia chaleur et aux agents chi miques courants.

Gomme le coton manque d'élasticité, on cherche à en donner au câblé de coton en utilisant une torsion élevée: mais en augmentant la torsion, on réduit la, flexibi lité du câblé et les très fortes torsions peu vent même arriver â, diminuer sa. résistance. De plue, une torsion élevée diminue la, péné tration du caoutchouc et/ou de l'adhésif dans le câblage, augmentant ainsi les difficultés d'adhérence entre le câblage et le caoutchouc.

Depuis, quelque temps, certaines qualités de rayonne de cellulose régénérée à haute. té nacité sont employées pour le câblage des pneus. L'emploi de ces produits a amélioré les pneus, car leur ténacité est plus grande que celle du coton et. ils résistent mieux à, la chaleur. Cependant l'élasticité de lia rayonne, comme celle du coton, est insuffisante et il faut lui en donner par la torsion. Cette tor sion indispensable, quoique plus faible que celle :du coton, .est encore assez élevée pour réduire la souplesse du câblage.

Parmi les fibres ou fils protéiques qui ont été essayés- comme matériaux de câblage, la soie bien que solide et élastique, n'a pas donné satisfaction à cause de sa faible réisis- tance à la chaleur et aux agents chimiques usuels tels qu'acides, bases, etc., et parce qu'elle se détériore par vieillissement. Les câblés de soie s'abîment au cours de la fabri cation du pneu et leur solidité diminue aux hautes températures d'emploi des pneus.

De même, l'emploi de la laine n'a pas donné satisfaction, surtout à cause de son manque de résistance.

Les fils métalliques et les armatures obte nues avec eux ont une résistance satisfaisante à toutes les températures auxquelles sont sou mis les pneus, mais ils manquent de souplesse et d'élasticité. Bien due beaucoup de métaux aient une bonne élasticité dans une zone limi tée, cette élasticité est insuffisante, car il faut.

que le câblage plie et suive le caoutchouc dans ses déformations. De plus, il est difficile de faire adhérer l e caoutchouc au métal.

Il apparaît donc que les conditions re- quises d'une matière destinée au renforce ment des objets en caoutchouc susceptibles de subir des efforts assez violents .ont limité jusqu'ici le champ des produits utilisables aux matières cellulosiques, et même, parmi les matières cellulosiques, deux seulement ont donné satisfaction: le coton et la rayonne de cellulose régénérée à haute ténacité.

On a. récemment fabriqué un nouveau genre de fils artificiels à base de polymères synthétiques linéaires, de la classe des poly amides, polyesters, polyéthers, polyacétals, ou de leurs mélanges. Ces produits sont dé crits en particulier dans les brevets améri cains nos 2071250, 20712,51, 2071253 et 21310948. Parmi ces produits, on peut citer la polyhexaméthylène-adipamide, la. poly- hexaméthyléne sébacamide, le polymère dé rivé de l'acide amino-caproïque, etc.

Beau coup de propriétés du coton et de la cellu lose régénérée qui sont considérées comme in- dispens@ab'l,es à l'empl:oi comme produits de renforcement dans les objets en caoutchouc, font. ou paraissent faire défaut aux fils de polymères synthétiques linéaires.

Ainsi, beaucoup des propriétés des fils de polyamides synthétiques ressemblent à celles des fils de protéine, comme la soie et la laine, ce qui est normal, puisque 'leur structure chi mique, à base de, liaisons .amidiques, est très semblable à celle des protéines. En raison de cette similitude, on a pu remplacer la soie et la laine par les fils de polyamides dans: beau coup d'emplois.

Mais cette similitude sem blait déconseiller leur emploi dans le renfor- mment des pneus, puisque dans ce cas les fils de protéine ne donnent pas satisfaction.

Des propriétés générales des fils de poly mères synthétiques linéaires sont leur carac tère cristallin, leur point de fusion défini, et; leur aptitude à. être filées directementà partir du produit fondu. Le caractère cris tallin de ces polymères, les fait ressembler aux métaux qui ne sont pas, non plus utili sables pour le renforcement des pneus. On pourrait -donc s'attendre à ce que .les fils de polymères .synthétiques, linéaires ne résistent pas à l'usure comme c'est le cas pour les, fils métalliques.

Les fils de polymères synthétiques linéaires teks qu'on les .obtient en filature ont la caractéristique de pouvoir être étirés jus qu'à une longueur comprise entre 400 et 500% -de leur longueur primitive et de se fixer sous, cette forme d'une manière perma nente. On les étire donc généralement avant emploi jusqu'à ce qu'ils ne présentent plus qu'un allongement à la rupture de 20% en viron. Dans cet état, le fil présente de gran- des qualités d'élasticité qu'il ne possédait pas avant étirage.

Cette élasticité est mise en évidence dans le tableau I où la poly- hexaméthylène adipamidie -a été prise comme exemple. Les chiffres -ont -été .déterminés de la façon suivante: Une longueur donnée -du fil a été fixée entre,deux mâchoires et étirée de -1a quantité indiquée puis relâchée, la température étant de 20' et l'état hygrométrique de60%. Ce traitement a .été répété cinq fois -en deux mi nutes.

On a mesuré la longueur -du fil après retour. Le retour élastique a été calculé par la formule:
EMI0003.0025
Chaque résultat est la moyenne de plusieurs mesures.
EMI0003.0027

Tableau <SEP> I.
<tb> Retour <SEP> élastique <SEP> % <SEP> après <SEP> étirage <SEP> de: <SEP> 3 <SEP> % <SEP> 6 <SEP> % <SEP> 9% <SEP> 12% <SEP> 15%
<tb> Viscose,ordinaire <SEP> 50,7 <SEP> 3i5,- <SEP> 24,4 <SEP> 21,6, <SEP> 16,6
<tb> Viscose <SEP> haute <SEP> ténacité <SEP> 5:0,7 <SEP> 40,- <SEP> 3,6,6- <SEP> 32,6 <SEP> .casse
<tb> Polyhexam,éthylèneadipamid-e <SEP> 100,- <SEP> 100,- <SEP> 93,5 <SEP> 88,7 <SEP> 82,6.

Un allongement .de 20.% à la rupture était néanmoins, considéré jusqu'ici comme beaucoup trop grand pour les produits de renforcement des articles ti que pneus, courroies et autres.

De plus, les fils. de polymères synthé tiques linéaires sont très: peu sensibles à l'eau et aux solvants organiques, ce qui semble dé favorable à leur -emploi comme produits de renforcement, puisque compliquant le pro blème de l'adhérence du caoutchouc à ces pro duits.

Contrairement à toute attente, ion: a trouvé qu'on peut obtenir des objets en caoutchouc renforcés, tels que pneus, courroies, tuyaux, toiles caoutchoutées et autres qui, soumis à de sévères épreuves de flexion et tension, ont Une résistance remarquable, en utilisant comme produits de renforcement dies:

fils de polymères synthétiques linéaires. L'objet en -caoutchouc renforcé, conforme à la présente invention., est .donc -caractérisé en ce- que 1e renforcement de son caoutchouc comprend des fils de polymères synthétiques linéaires.

En raison ,die leur élasticité propre, il n'est généralement pas nécessaire de donner à ces fils de polymères une élasticité @supplémen- taire par torsion. On peut donc les utiliser avec très pei même pas -de torsion.

La grande résistance des fils de poly mères synthétiques linéaires permet d'utiliser, pour les, pneus en particulier, des câblés plus fins, -ce qui conduit à des pneus plus minces et plus légers qui, par suite, ,s'échauffent moins, :ce qui évite le risque .d'endommager les fils malgré leur sensibilité à. la chaleur.

Avec le coton ou 1a cellulose régénérée, l'épaisseur du câblage nécessaire -est telle que la température s'élève normalement à l'usage au-dessus de 120'. Avec les câblés de poly mères synthétiques linéaires, la grosseur des câblés et le nombre de couches peuvent être réduits de façon que la. température ne dé passe jamais 120'.

Par suite de la souplesse et de l'élasticité remarquables des. fils eu filaments de poly mères synthétiques linéaires, on peut utiliser des brins relativement gros, par exemple sous forme de toiles ou nappes composées de gros brins individuels dits: ,,monofilaments" au lieu de câblés multifilaments.

Bien que les, fils de polymères! synthé tiques linéaires, soient très lisses et ne se laissent pas facilement mouiller par l'eau ou les solvants organiques, on arrive à les faire adhérer au caoutchouc d'une façon satisfai sante en choisissant convenablement les adhé sifs.

Le dessin annexé montre clairement, à titre d'exemple, la structure d'objets en caoutchouc renforcé .selon l'invention.

La fig. 1 est une vue perspective d'un pneu coupe, contenant un tissu de renforce ment, et conforme à l'invention.

La fig. \? est une vue fortement grossie d'un multifilament utilisable comme élément de renforcement d'un objet selon l'invention.

La fig. 3 est une vue d'un filament sim ple fortement grossi, également utilisable comme élément de renforcement, et la fig. 4 est une vue fortement agrandie d'un câblé pour pneu, dans lequel la torsion des fils et la torsion d'assemblage de ceux-ci sont très faibles.

En référence au dessin, 8 désigne la chape en caoutchouc d'un pneu contenant un tissu de renforcement 9, noyé dans la. masse de caoutchouc. Ce tissu de renforcement peut être tissé avec un multifilament 10, à torsion extrêmement faible comme indiqué dans la fig. 2, ou avec un gros filament 11, générale ment nommé monofil, comme indiqué dans la fig. 3, ou encore avec un. câblé 12, comme in diqué danss la fig. 4.

Les exemples suivants donnent la con.sti- tution, la manière de fabriquer, et les pro priét6s d'objets conformes à l'invention: Exemple I: Un pneu à 6 toiles a été préparé à la ma-.

nière habituelle au moyen de toiles ou de nappes de câblés parallèles, ceux-ci étant en polyamide orientée,' et présentent les caracté- ristiques suivantes:

1800 deniers,1.800 brins, -c une torsion d'assemblage de 120 tours au mètre et ayant 18 d'allongement à la rupture. Le câblé utilisé de 1800 deniers a une résistance équivalente à celle d'un câblé de cellulose régénérée de $300 deniers. Cette diminution de diamètre du câblé donne des toiles plus minces pour la même résistance. Le pneu étant plus léger et plus mince, la force centrifuge à laquelle il est soumis est plus faible et. l'échauffement n'atteint pas 1200.

Exemple II: On fabrique un pneu, comme dans l'exem ple I, en utilisant comme élément de renforce ment un multifilament de polyamide de 3000 deniers, 1500 brins, tordu à 40 tours au mètre, ayant 20 % d'allongement. La torsion sert uniquement à faciliter la manipulation. En raison de la haute ténacité du fil, il faut moins de coaches qu'avec les, fils connus jus qu'ici. Le pneu fini est très résistant, plus lé ger et plus souple que les pneus de même dimension. fabriqués par le < s anciens procédés. Ce pneu s'échauffe très peu à l'usage.

Exemple III: On fait un pneu il la façon habituelle en se servant comme produit de renforcement d'une mèche de 2400 deniers, 240 brins sans torsion, ayant-90% d'allongement. En raison de 'l'absence de. torsion, les brins s'étalent à plat en une nappe ressemblant à un ruban. Cela facilite la pénétration du caoutchouc au cours du calandrage et aide au collage des brins à la gomme.

Dans les e.,#!emple@s précédents, on a mon tré comment. on peut utiliser pour le renforce- ment des pneus des fils de polymères synthé tiques linéaires. ayant environ 20 % d'allonge ment.

Il est évident que des fil de polymères ayant un allongement différent, compris de préférence entre 15 -et50%, pourraient être utilisés; les avantages de l'invention résident dans l'utilisation, pour la fabrication des ob jets en caoutchouc renforcé, et en particulier des pneus, de la ténacité et de l'élasticité me- marquables de ces fils, propriétés qui -sub sistent même associées à ce grand allonge ment.

Le tableau II montre que la déformation permanente des fils de polymères, synthé tiques linéaires, sous différents étirages, est inférieure à celle des autres produits. Les essais, ont été faits de la même façon que pour le tableau I.

La déformation permanente a été calculée par la formule suivante:
EMI0005.0015

EMI0005.0016

Tableau <SEP> II.
<tb> Déformation <SEP> permanente <SEP> %
<tb> après <SEP> étirage <SEP> de: <SEP> 3% <SEP> 6% <SEP> 9% <SEP> 12% <SEP> 15%
<tb> Rayonne <SEP> viscose <SEP> normale <SEP> 1,5 <SEP> 4,5 <SEP> 6,6 <SEP> 9,2 <SEP> 12,5
<tb> Rayonne <SEP> viscose <SEP> haute <SEP> ténacité <SEP> 1,5 <SEP> 3,,6 <SEP> 5,9 <SEP> 8,1 <SEP> casse
<tb> Polyhegaméthylène-adipamide <SEP> 0,0 <SEP> 0,0 <SEP> 0,6 <SEP> 1,4 <SEP> 2,6 L'excellente résistance à lia déformation permanente et la grande élasticité des fils ,de polymères synthétiques linéaires orientés,,

qui ne sont susceptibles que d'un très faible "écoulement visqueux" permettent donc d'ob tenir suivant le procédé de l'invention des. pneus et autres produits qui se déforment peu.

Bien que l'on ait insisté sur l'emploi de mèches de fins sans torsion ou très légère ment tordues, l'invention comprend égale ment les objets en caoutchouc renforcé renfer mant des, câblés, à faible allongement -et forte ment tordus, mais l'emploi de ceux-ci est ce pendant moins intéressant dans les objets se lon l'invention que l'emploi des:

câblés à faible torsion décrits précédemment, à cause de la perte de souplesse due à la torsion et des frais inutiles que comportent la torsion, l'assemblage et le doublage nécessaires.

Les fils desdits polymères, en raison de leur résistance et de, leur élasticité, peuvent également être utilisés, en combinaison avec d'autres fils pour le renforcement du caout chouc. Par exemple un ou plusieurs torons ou câblés en rayonne .de cellulose régénérée à haute résistance peuvent être remplacés par du fil de polymères à faible torsion.

Les câ blages ainsi obtenus ont la propriété remar quable .que les différentes couches, travaillent bien ensemble. Les quafités des fils de poly mères viennent s'ajouter à celles des câblés die cellulose régénérée,

tandis que les défauts de ces derniers sont en grande partie corrigés par les fils de polymères. synthétiques linéaires,. La résistance,et l'élasticité du pro duit final sont améliorées.

Les fils de poly mères synthétiques linéaires peuvent aussi être employés,d!e 4,a même façon en combinai son avec -des fils, de coton.

Il faut signaler que, les meilleure résultats sont obtenus en adaptant les propriétés des fils de polymères synthétiques linéaires à celles .des autres constituants, de façon qu'à l'usage l'un. ne cède pas avant l'autre.

Claims

REVENDICATION Objet en caoutchouc renforcé, caractérisé en ce que le renforcement de son caoutchouc comprend des fils de polymères synthétiques linéaires. SOUS-REVENDICATIONS 1. Objet selon la revendication, caracté- risé en ce que lesdits polymères sont des poly amides synthétiques linéaires. 2. Objet selon la revendication, caracté risé en ce que lesidits fils. sont formés de polyhegaméthylene adipamide. Objet selon la revendication, caracté risé en ce que lesdits fils sont des monobrins. 4.

Objet selon la revendication, caracté- risé en ce que lesdits fils sont des multibrins. 5. Objet selon la revendication et la sous- revendication 4, caractérisé en ce que les fils multibrins ne présentent pas de torsion. 6. Objet selon la revendication, caracté- risé ente que lesdits fils ont un allongement â la rupture compris entre 15 et50,%.