EP1360228A1 - Composition de caoutchouc utilisable comme appui de securite pour pneu et cet appui - Google Patents

Composition de caoutchouc utilisable comme appui de securite pour pneu et cet appui

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Publication number
EP1360228A1
EP1360228A1 EP01994828A EP01994828A EP1360228A1 EP 1360228 A1 EP1360228 A1 EP 1360228A1 EP 01994828 A EP01994828 A EP 01994828A EP 01994828 A EP01994828 A EP 01994828A EP 1360228 A1 EP1360228 A1 EP 1360228A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
support
partitions
rubber composition
phr
junction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01994828A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
François Bataille
Serge Teisseyre
François Masson
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Michelin Recherche et Technique SA France
Societe de Technologie Michelin SAS
Original Assignee
Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Michelin Recherche et Technique SA France
Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Michelin Recherche et Technique SA Switzerland, Michelin Recherche et Technique SA France, Societe de Technologie Michelin SAS filed Critical Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Publication of EP1360228A1 publication Critical patent/EP1360228A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/16—Solid spheres
    • C08K7/18—Solid spheres inorganic
    • C08K7/20—Glass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00—Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C17/00—Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor
    • B60C17/04—Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor utilising additional non-inflatable supports which become load-supporting in emergency
    • B60C17/06—Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor utilising additional non-inflatable supports which become load-supporting in emergency resilient
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C17/00—Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor
    • B60C17/04—Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor utilising additional non-inflatable supports which become load-supporting in emergency
    • B60C17/06—Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor utilising additional non-inflatable supports which become load-supporting in emergency resilient
    • B60C17/061—Tyres characterised by means enabling restricted operation in damaged or deflated condition; Accessories therefor utilising additional non-inflatable supports which become load-supporting in emergency resilient comprising lateral openings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
    • C08K3/013—Fillers, pigments or reinforcing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/28—Glass

Definitions

  • Rubber composition usable as a safety support for tires and this support.
  • the present invention relates to a rubber composition which can be used in the vulcanized state as a safety support intended to be mounted on a wheel rim inside a tire, such support being able to support a tread of said tire. envelope in the event of a drop in inflation pressure, a process for preparing said composition, and a mounted assembly comprising this support.
  • the safety supports for vehicle tires are intended to be mounted on a rim inside the tire, in order to be able to support the tread of this tire in the event of loss of inflation pressure.
  • These supports include in particular a base which is intended to be mounted on the rim, and a top which is intended to come into contact with the tread in the aforementioned case and which leaves a guard with respect to the latter at nominal pressure .
  • the Japanese patent document JP-A-3/82601 has such a support, the base and the top of which are substantially cylindrical, and which further comprises an annular body connecting said base and said top.
  • This annular body comprises a support element which is circumferentially continuous, and which comprises:
  • a plurality of partitions extending axially on either side of said circumferential median plane and distributed over the circumference of said support, and
  • junction elements extending substantially circumferentially, each junction element connecting together the two respective ends of two adjacent partitions which are arranged on the same side of the support, said junction elements being arranged successively alternately with on either side of said partitions; in which the partitions and junction elements are substantially rectilinear and the difference between the maximum and minimum values of the area of an axial section of the support element as a function of the azimuth, relative to the sum of these same areas is preferably less than 0.3. Consequently, depending on the azimuth, the area of an axial section of the support element varies by a maximum of a factor of two in order to provide good uniformity in load capacity and limit vibrations during rolling. in support.
  • This support is produced essentially with a hard polymeric material and the whole of the support element is designed to be able to support the load in compression.
  • EP-A-1 116 606 in the name of the applicant discloses a rubber composition for safety support comprising (pce: parts by weight per 100 parts of diene elastomer (s)):
  • safety supports based on a plastic material or an elastomeric material, such as hard rubber, or else based on a mixture of this elastomeric material and glass fibers , carbon, or the like.
  • diene elastomer solid or hollow glass microbeads, in an amount ranging from 5 to 50 phr,
  • the invention presents in the unvulcanized state an improved processability compared to that of the known compositions for safety supports and, in the vulcanized state, also improved physical and hysteretic properties making it particularly suitable for constituting 'vulcanized state a safety support intended to be mounted on a wheel rim inside a tire casing. It will be noted that the invention relates both to rubber compositions in the unvulcanized state and in the vulcanized state.
  • diene elastomer is understood in known manner to mean an elastomer derived at least in part (i.e. a homopolymer or a copolymer) from diene monomers (monomers carrying two carbon-carbon double bonds, conjugated or not).
  • said elastomer (s) consist of at least one essentially unsaturated diene elastomer.
  • essentially unsaturated diene elastomer means a diene elastomer which is derived at least in part from conjugated diene monomers having a proportion of units or units of diene origin (conjugated dienes) which is greater than 15% (% by moles), and by example: a) any homopolymer obtained by polymerization of a conjugated diene monomer, such as 1, 3-butadiene, 2-methyl 1, 3-butadiene (or isoprene), 2, 3-di (C1-alkyl) C5) 1, 3-butadiene such as for example 2, 3 dimethyl-1, 3-butadiene, 2, 3-diethyl-1, 3-butadiene, 2-methyl 3-ethyl 1, 3 -butadiene, 2-methyl 3-isopropyl 1, 3 -butadiene, phenyl 1, 3
  • said composition comprises a single diene elastomer which is entirely made of natural rubber or synthetic polyisoprene.
  • the composition comprises a blend:
  • Said composition can then comprise, for example, a blend of approximately 60 phr of natural rubber and of approximately 40 phr of polybutadiene.
  • the reinforcing filler of a rubber composition according to the invention comprises . preferentially, a reinforcing white filler on a majority basis, that is to say according to a mass fraction greater than 50%.
  • White reinforcing filler means a white filler capable of reinforcing on its own, without any other intermediate means than a white filler / elastomer (s) bonding agent, a rubber composition intended for the manufacture of tires, in other words capable to replace in its reinforcement function a conventional load of pneumatic grade carbon black.
  • Such a reinforcing white filler can for example consist of silica, and it is advantageously present in said composition in an amount ranging from 40 to 80 phr and, even more advantageously, in an amount ranging from 55 to 70 phr.
  • silica capable of being used all precipitated or pyrogenic silicas known to those skilled in the art are suitable, which have a BET or CTAB surface of a value greater than 100 m 2 / g, even if the highly precipitated silicas dispersible are preferred.
  • highly dispersible silica is understood to mean any silica having a very high ability to disaggregate and to disperse in an elastomer matrix, observable in known manner by electron or optical microscopy, on fine sections.
  • silicas BN 3370 and BN 3380 from the company Degussa
  • silicas Zeosil 1165 MP and 1115 MP from the company Rhodia
  • silica BXR 160 from the company PPG
  • Zeopol 8745 M silica from the company Huber.
  • a silica is used whose BET or CTAB surface value is between 110 and 200 m 2 / g and, even more preferably, between 140 and 195 m 2 / g.
  • BET or CTAB surface value is between 110 and 200 m 2 / g and, even more preferably, between 140 and 195 m 2 / g.
  • silica is also meant blends of different silicas.
  • Silica can be used alone or in the presence of other white fillers.
  • the value of the CTAB specific surface is determined according to the method of standard NFT 45007 of November 1987.
  • the value of the BET specific surface is determined according to the method of BRUNAUER, EMMETT and TELLER which is described in "The Journal of the American Chemical Society, vol. 80, p. 309 (1938) ", corresponding to standard NFT 45007 of November 1987.
  • - aluminas (of formula Al 2 O 3 ), such as aluminas with high dispersibility which are described in the European patent document EP-A-810258, or also
  • the reinforcing filler used for the composition of the invention can comprise grade 6 or grade 7 carbon black on a minority basis, that is to say according to a mass fraction of less than 50%.
  • grade 6 or grade 7 carbon black on a minority basis, that is to say according to a mass fraction of less than 50%.
  • carbon blacks partially or entirely covered with silica.
  • the rubber composition according to the invention also comprises, in a conventional manner, when said reinforcing filler comprises a white reinforcing filler, a white reinforcing filler / elastomer (s) bonding agent (also called coupling agent), which has the function to ensure a sufficient bond (or coupling), of chemical and / or physical nature, between said white charge and said elastomer (s), while facilitating the dispersion of this white charge within this or these latter.
  • a white reinforcing filler / elastomer (s) bonding agent also called coupling agent
  • Such a liaison agent has for example as simplified general formula "YTX", in which: Y represents a functional group (“Y” function) which is capable of physically and / or chemically binding to the white charge, such a bond being able to be established, for example, between a silicon atom of the coupling agent and surface hydroxyl (OH) groups of the filler (for example surface silanols when it is silica); - X represents a functional group (“function X”) which is capable of physically and / or chemically bonding to the elastomer, for example via a sulfur atom;
  • - T represents a hydrocarbon group making it possible to link Y and X.
  • Such liaison agents have been described in a very large number of documents and are well known to those skilled in the art. It is possible in fact to use any binding agent known for or capable of ensuring effectively, in the diene rubber compositions which can be used for the manufacture of tires, the bond between silica and diene elastomer, such as for example organosilanes, in particular polysulphurized alkoxysilanes or mercaptosilanes.
  • Polysulphurized alkoxysilanes are used in particular, as described for example in patents US-A-3,842,111, US-A-3,873,489, US-A-3 978 103, US-A-3 997 581, US-A-4 002 594, US- A-4 072 701, US-A-4 129 585, or in more recent patents US-A-5 580 919, US -A-5 583 245, US-A-5 650 457, US-A-5 663 358, US-A-5 663 395, US-A-5 663 396, US-A-5 674 932, US-A -5,675,014, US-A-5,684,171, US-A-5,684,172, US-A-5,696,197, US-A-5,708,053, US- A-5,892,085, EP-A-1 043 357 which detail such known compounds.
  • - A is a divalent hydrocarbon radical (preferably C r C 18 alkylene groups or C 6 -C 12 arylene groups, more particularly C r C 10 , in particular C 2 -C 4 alkylene groups, in particular the propylene);
  • - Z meets one of the formulas below:
  • radicals R 1 substituted or unsubstituted, identical or different from each other, represent a C r C 18 alkyl, C 5 -C 18 cycloalkyl or C 6 -C 18 aryl group (preferably alkyl groups - , cyclohexyl or phenyl, in particular C 4 -C 4 alkyl groups, more particularly methyl and / or ethyl);
  • radicals R 2 substituted or unsubstituted, identical or different from each other, represent a C r C 18 alkoxyl or C 5 -C lc cycloalkoxyl group (preferably 0, -Cg alkoxyl or C 5 cycloalkoxyl groups -C 8 , more particularly methoxyl and / or ethoxyl.
  • polysulphurized alkoxysilanes in particular the usual mixtures commercially available, it will be understood that the average value of "n" is a fractional number, preferably which may vary from 2 to 5.
  • polysulphurized alkoxysilanes mention will be made more particularly of polysulphides (in particular tetrasulphides) of bis (alkoxyl (C 5 -C 4 ) -silylpropyl), in particular of bis (trialkoxyl (C r C 4 ) -silylpropyl), in particular bis (3-trimethoxysilylpropyl) or bis (3-triethoxysilylpropyl) polysulphides.
  • TESPT bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide
  • Si69 or X50S when supported at 50% by weight on carbon black
  • Silquest Al 289 a compound that has a high degree of silica
  • TESPT bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide
  • the content by weight of coupling agent may be in a range of 2 to 15% relative to the mass of reinforcing white filler and, preferably, in a range of 5 to 12% .
  • sulfur content in the composition according to the invention may vary from 3.5 to 5.5 phr.
  • the glass microbeads which are used in the composition according to the invention whether they are solid or hollow (in the latter case, they are sometimes called "glass bubbles" in English) have, by definition, a spherical shape.
  • microbeads not having exactly a perfectly spherical, but spheroidal geometry, can also be used in the safety support composition according to the invention.
  • the solid or hollow microbeads which can be used in the composition according to the invention can be based on various constituents.
  • microbeads are used which are mainly based on borosilicate of lime and soda, preferably according to a mass fraction of at least 97%. These microbeads also comprise silicon dioxide, according to a mass fraction less than or equal to 3%.
  • the hollow microbeads can be used in a composition in accordance with the invention in an amount ranging from 5 phr to 50 phr, preferably from 10 phr to 30 phr and, even more preferably, from 15 phr to 25 phr.
  • These hollow microbeads have a volume average size (diameter) which is between 10 ⁇ m and 400 ⁇ m. Preferably, this volume average size is between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m and, even more preferably, between 15 ⁇ m and 65 ⁇ . Preferably, the hollow microbeads have before mixing a density equal to or greater than 0.55 g / cm 3 and, even more preferably, equal to or greater than 0.60 g / cm 3 .
  • the solid microbeads can also be used in a composition in accordance with the invention in an amount ranging from 5 phr to 50 phr, preferably from 10 phr to 30 phr and, even more preferably, from 15 phr to 25 phr.
  • These solid microbeads also have a volume average size (diameter) which is between 3 and 400 ⁇ m, preferably between 10 and 400 ⁇ m and, even more preferably, between 10 and 40 ⁇ m.
  • a process according to the present invention for preparing said vulcanized rubber composition is such that it essentially consists,
  • thermomechanical working step by kneading said elastomer (s), said reinforcing filler and solid or hollow glass microbeads, the falling temperature being approximately 155 ° C., then
  • a third vulcanization step by baking the mixture obtained at the end of said second step, so that said microbeads are dispersed in said elastomer (s).
  • this preparation process consists, - in said first step, in carrying out said mixing for a period of time, for example close to 4 min., Then
  • the rubber compositions according to the invention contain, in addition to said elastomer (s), said reinforcing filler, said glass microbeads and one or more white reinforcing filler / elastomer (s) binding agents, all or part of the other constituents and additives usually used in rubber mixtures, such as plasticizers, pigments, antioxidants, vulcanization accelerators, extension oils, one or more agents for covering the reinforcing white charge, such as alkoxysilanes, polyols, amines, etc. ..
  • the rubber composition has a modulus of elasticity M10 at 10% deformation which is greater than 10 MPa and which is preferably greater than 15 MPa, for example equal to 16 MPa, which gives the safety support consisting of this composition a satisfactory rigidity.
  • a safety support according to the invention is such that it consists of said rubber composition of the invention.
  • This support according to the invention is for example of the type comprising:
  • said annular body connecting said base and said vertex to each other, said body comprising a circumferentially continuous support element with a circumferential median plane, said support element comprising a plurality of partitions extending axially on either side of said median plane circumferential and distributed over the circumference of said support.
  • said annular body also comprises, on one of said sides of the support, junction elements extending substantially circumferentially, each junction element connecting the respective ends of two adjacent partitions which are arranged on said side of the support, said junction elements being arranged successively alternately on either side of said partitions. . ' ,
  • said junction elements are mutually supported, between two adjacent partitions, by a rib extending from said apex to said base of the support, so that said junction elements form a continuous junction wall in the form bellows all over said side of said support.
  • said junction wall comprises a plurality of cells which are each delimited by two adjacent ribs, the bottom of each cell having a substantially dihedral shape whose edge is formed by one of said partitions and whose faces are respectively formed by said alternating junction elements.
  • said annular body also comprises, on both sides of the support, junction elements extending substantially circumferentially, each junction element connecting the two respective ends of two adjacent partitions which are arranged on the same side of the support, said junction elements being arranged successively alternately on either side of said partitions.
  • said partitions are adapted in their central part relative to their lateral ends to reinforce the resistance to buckling under a radial load of the annular body.
  • the central part of the partitions of the support element is distant from the junction elements and can be destroyed during rolling in support by the appearance of a repeated buckling deformation.
  • a repeated buckling deformation can cause, on rolling, first an initiation and then a propagation of cracks on the side of the walls in extension.
  • a buckling deformation results in the appearance of plastic deformations.
  • the ratio between the thickness of the partitions in their central part and their lateral ends is greater than 1.1 and preferably greater than 1.5. This variation in thickness very significantly increases the buckling resistance of the central part of the partitions and thus makes it possible, at a given radial load, to limit the thickness of the junction elements and to reduce the total weight of the support.
  • partitions have, from one lateral end to the other, at least one inversion and, preferably, three inversions of the direction of their curvature.
  • These partitions have, for example, a central part extending substantially axially between two lateral parts, these lateral parts joining the junction elements making an angle ⁇ ranging from 20 to 40 degrees with the circumferential direction.
  • the partitions have, in their central zone, two parts extending substantially axially and offset circumferentially with respect to each other, as well as a third junction part.
  • the variation ⁇ of average orientation between this third junction part and the two parts of substantially axial orientation is preferably greater than 20 degrees.
  • Each junction element may be supported, on one side or on both sides of the support element, by at least one wall extending substantially axially towards the outside of the annular body.
  • each junction element forms with an axial wall which shoulder and the lateral ends of the two adjacent partitions a star-shaped assembly with three branches, and the axial width of an axial wall is less or equal to half the axial width of the two adjacent partitions of the support element.
  • the support elements according to the invention may also comprise a substantially cylindrical veil and coaxial with the support, which for example is arranged radially halfway up the support element.
  • This veil is made of the same material as the rest of the annular body. When it is placed halfway up, it allows the height of the partitions to be halved and thus to increase the buckling limit load by a factor of about four.
  • the different geometries of the support elements are adapted so as to include no undercut part opposing an axial release of the support.
  • a mounted assembly for a motor vehicle is of the type comprising a wheel rim, a tire casing mounted on said rim and said support according to the invention, said rim comprising in each of its two peripheral edges a rim seat intended to receive a bead of said casing, said rim comprising between its two seats, on the one hand, a bearing surface and, on the other hand, a mounting groove connecting said bearing surface to an axially internal rim of one of said seats, or first seat.
  • the flat structure which is imparted to said rim by said bearing is such that, when running flat, the entire width of the support supports the load, unlike so-called “hollow” rims.
  • FIG. 1 is a side view of a safety support according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 is an axial section view of an assembly mounted according to the invention, in which the support of FIG. 1 is mounted on a wheel rim and is in the support position against a tire casing
  • FIG. 3 is a sectional view, along the line AA in FIG. 1, of a support element according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a sectional view, along the line AA in FIG. 1, of a support element according to a second embodiment of the invention which comprises partitions connected by alternating circumferential junction elements, FIG. 5, similar to FIG.
  • FIG. 4 is a sectional view along the line AA in FIG. 1, of a support element whose partitions have a variable thickness
  • FIG. 6, similar to FIG. 4 is a sectional view along the line AA in FIG. 1, of a support element, the partitions of which comprise a central connection part which is oriented circumferentially
  • FIG. 1 similar to FIG. 4 is a sectional view along the line AA in FIG. 1, of a support element whose circumferential junction elements have a variable length
  • FIG. 8 similar to FIG. 4 is a sectional view along the line AA in FIG. 1, of a support element whose partitions have three curvature inversions in their width
  • FIG. 9, similar to FIG. 4, is a sectional view along the line AA in FIG.
  • FIGS. 10 and 11 are respectively sectional views, along the line AA of FIG. 1, of annular bodies according to the invention including support elements whose partitions have variable thicknesses, and with axial shoulder walls
  • FIG. 12 is a side view of a support according to said second embodiment of the invention, the annular body of which comprises a central veil
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating a known support architecture.
  • fluidity measured at the temperature of 90 ° C. in a fluidimeter, by a volume value of the composition having been preheated and premolded
  • the die consists of a conical upper part of 1 mm in height and a maximum diameter equal to 4.2 mm, which converges at an angle of 45 ° to a cylindrical lower part of 3 mm in height and diameter equal to 2.2 mm.
  • This die is characterized by a roughness parameter Ra equal to 0.1 (Ra, arithmetic mean deviation of the profile to be characterized from the internal face of the wall, being defined in standard NF / E05-015);
  • - elasticity module M10 (usual abbreviation which designates a secant extension module obtained at a deformation of the order of 10%, at room temperature and in the third stress cycle, according to standard ASTM D 412 of 1998).
  • the corresponding tensile measurements are carried out under normal conditions of temperature and hygrometry, according to standard ASTM D 1349 of 1999.
  • - PH hysteretic losses (60 ° C): measured by rebound at 60 ° C on the sixth shock and expressed as a percentage, according to the following relationship:
  • PH (%) 100. (W 0 -W 1 ) / W ⁇ , with 0 : energy supplied and W,: energy restored.
  • tan ⁇ max - hysteretic loss factor
  • each of the supports 1 tested (“control” and according to the invention) essentially comprises three parts: - a base 2, of generally annular shape;
  • vertex 3 substantially annular, with on its radially outer wall (optionally) longitudinal grooves 5, and
  • annular body 4 for connection between the base 2 and the top 3.
  • Fig. 2 illustrates in particular the function of a support 1 which is to support the tread of the tire in the event of a large loss of inflation pressure thereof.
  • control supports according to the invention have in common a width of 110 mm, an internal diameter of 460 mm and a height of 60 mm.
  • a first “witness” safety support consists of a vulcanized rubber composition as defined below:
  • silica "ZEOSIL 1165 MP" 70 pce silica sold by the company Rhodia and having surface values
  • CBS 3 pce
  • 6PPD is N- (1,3-dimethyl butyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine
  • CBS is N-cyclohexyl-benzothiazyl-sulfenamide.
  • This first "witness" support is produced as follows:
  • thermomechanical working step implemented in an industrial mixer of 200 liters, one proceeds to a kneading of all the constituents of the necessary composition including the coupling system and the various additives, with the exception of vulcanization system.
  • the elastomer and the reinforcing filler are thus mixed in particular, the dropping temperature being approximately 155 ° C .;
  • a second mechanical working step we proceed, at a temperature below 100 ° C, to an addition of the sulfur vulcanization system to the mixture obtained at the end of said first step;
  • a third vulcanization step implemented in an injection mold at a temperature of 150 ° C, the composition obtained is baked at the end of said second step.
  • composition also presents, in the vulcanized state:
  • a modulus of elasticity M10 substantially equal to 17.5 MPa
  • the first "witness” support presents an architecture which is illustrated in FIG. 9, in relation to Figs. 1 and 2 (reference is made to the part of the description entitled “support architectures according to the invention” for a detailed description of this architecture).
  • the section of FIG. 2 shows, for this “witness” support, a first massive part
  • annular body 4 As well as a second part 4b consisting of recesses (see also Fig. 1) extending axially over substantially more than half of the annular body
  • this geometry has the advantage of stressing in bending and not in compression these partitions 62 when they are crushed.
  • the recesses 4b and therefore the partitions 62 are numerous enough to provide regular support during rolling under pressure. More precisely, this first “witness” support 1 comprises, on its circumference, 40 partitions 62 which each have a thickness of 15.7 mm, and which are two by two spaced 41.4 mm apart.
  • the base 2 and the top 3 have thicknesses which are respectively equal to 7 mm and 8 mm.
  • the mass of this first "witness" support is 7.3 kg.
  • a second “control” safety support was made, the composition of which differs only from that of the first “control” safety support, in that it comprises a blend of natural rubber (60 pce) and polybutadiene (40 pce), the architecture, the dimensions and the mass of this support being identical to that of said first "witness” support.
  • This second “control” support composition is substantially characterized by the same properties in the unvulcanized state (MS (l + 4) and fluidity) and in the vulcanized state (elasticity module M10, hysteretic losses PH (60 ° C) and tan ⁇ max (40 ° C, return cycle)) that said first support composition "witness".
  • a first safety support according to the invention was manufactured, which consists of a vulcanized rubber composition having the same architecture as that of the abovementioned "control" supports (see FIG. 9).
  • This first support according to the invention is characterized by the following formulation for the vulcanized rubber composition which constitutes it:
  • Si69 / carbon black N330 10.1 pce; (including 5.5 phr of Si69 and 5.5 phr of carbon black N330);
  • hollow glass microbeads which are used are sold by the company 3M under the generic name “3M Scotchlite® Glass Bubbles General Purpose Series”, the particular name of these microbeads being “S60 / 10,000”.
  • These hollow microbeads have a nominal density (also called absolute or true density) of 0.60 g / cm3, and they are mainly based on borosilicate of lime and soda, present according to a mass fraction ranging from 97% to 100 %.
  • microbeads also comprise silicon dioxide, according to a mass fraction less than or equal to 3%.
  • This vulcanized rubber composition is prepared in the following manner:
  • thermomechanical working step implemented in an industrial mixer of 200 liters, one proceeds to a kneading of all the constituents of the necessary composition including the coupling system and the various additives, with the exception of vulcanization system.
  • the elastomer, said reinforcing filler and said hollow microbeads are thus mixed in particular for approximately 4 min. at ambient temperature (temperature of introduction of the elastomer), the dropping temperature being approximately 155 ° C .;
  • a second mechanical working step we proceed at a temperature below 100 ° C and for a period of between 2 min. and 2.5 min., to an addition of the sulfur vulcanization system to the mixture obtained at the end of said first step;
  • a third vulcanization step implemented in an injection mold at a temperature of 150 ° C and for about 8 min., the mixture obtained is cooked at the end of said second step.
  • microbeads introduced into the internal mixer are as follows (percentages representing cumulative volume fractions; measurements carried out according to standard ASTM D 1214):
  • This first support composition according to the invention has the following properties:
  • this first support composition according to the invention has:
  • a second safety support according to the invention was made, which is made of a vulcanized rubber composition having the same architecture as above.
  • composition comprises, as an elastomeric matrix, a blend of natural rubber (60 pce) and polybutadiene (40 pce).
  • This second composition according to the invention therefore has substantially the same properties in the unvulcanized state (improved processability) and in the vulcanized state (reduced hysteretic losses) as said first composition according to the invention.
  • a third safety support according to the invention was made, which consists of a vulcanized rubber composition having the same architecture as above, and which differs only from said first support according to the invention in that its composition comprises said microbeads. hollow in an amount of 25 pce (instead of 15 pce), and said silica "ZEOSIL-1165 MP" in an amount of 61 pce (instead of 63 pce).
  • this third support composition according to the invention has substantially the same properties in the unvulcanized state (MS (l + 4)) and in the vulcanized state (M10, PH (60 ° C) and tan ⁇ max (at 40 ° C., return cycle)) than the preceding compositions according to the invention.
  • Fourth safety support according to the invention :
  • a fourth safety support according to the invention was made, which consists of a vulcanized rubber composition having the same architecture as above, and which differs only from said second support according to the invention in that its composition comprises said microbeads. hollow in an amount of 25 pce (instead of 15 pce), and said silica "ZEOSIL 1165 MP" in an amount of 61 pce (instead of 63 pce).
  • this third support composition according to the invention has substantially the same properties in the unvulcanized state (MS (l + 4)) and in the vulcanized state (MIO, PH (60 ° C) and tan ⁇ max (at 40 ° C., return cycle)) than the preceding compositions according to the invention.
  • a fifth safety support according to the invention was manufactured, which consists of a vulcanized rubber composition having the same architecture as above, and which differs only from said first support according to the invention in that:
  • composition comprises, according to an amount of 20 phr, microbeads full of glass instead of the 15 phr of hollow microbeads,
  • the quantity of silica used is 65 phr instead of 63 phr.
  • solid microbeads are sold by the company POTTERS BALLOTINI under the name "4-45", and they have a size distribution which is such that their minimum diameter is 4 ⁇ m and their maximum diameter is 45 ⁇ m.
  • the average density of these solid microbeads is 2.48.
  • This fifth composition according to the invention therefore also has an improved processability, as well as hysteretic and physical properties also improved in the vulcanized state, thus making it capable of constituting a safety support having improved endurance.
  • a sixth safety support according to the invention was produced, which consists of a vulcanized rubber composition having the same architecture as above, and which differs only from said fifth support according to the invention in that the size distribution of the filled microbeads are such that their minimum diameter is 75 ⁇ m and their maximum diameter is 150 ⁇ m.
  • This sixth composition according to the invention therefore also has an improved processability, as well as hysteretic and physical properties also improved in the vulcanized state, thus making it capable of constituting a safety support having improved endurance.
  • Examples of architectures usable for said supports according to the invention :
  • FIG. 3 A first preferred mode of support architecture according to the invention is illustrated in FIG. 3.
  • a safety support 1 is of the type comprising said base 2, said apex 3 and said annular body 4.
  • a support element 7 of this preferential support 1 which is circumferentially continuous, said support element comprising a plurality of partitions 6 extending axially on either side of the circumferential median plane P of the support 1 and being distributed over the circumference of said support 1.
  • this support element 7 comprises, on one of said sides of the support 1, junction elements 8 extending substantially circumferentially.
  • Each junction element 8 connects the respective ends 6a of two adjacent partitions 6 which are arranged on said side of the support 1, and said junction elements 8 are arranged successively alternately on either side of said partitions 6.
  • junction elements 8 are mutually supported, between two adjacent partitions 6, by a rib 8a extending from said apex 3 to said base 2 of the support 1, so that said junction elements 8 form a wall continuous junction 9 in the form of a bellows over all of said side of said support 1.
  • junction wall 9 comprises a plurality of cells 9a which are each delimited by two adjacent ribs 8a.
  • the bottom of each cell 9a has substantially a dihedral shape, the edge of which is formed by one end 6a of partition 6, and the faces of which are respectively formed by said alternating junction elements 8.
  • the partitions 6 of the support 1 are 40 in number on the circumference of said support 1, they each have a thickness of 8 mm, and they are spaced from one another by 40 mm. And as has been said above for each support 1 tested, it has a width of 135 mm, a diameter of 440 mm and a height of 50 mm.
  • the base 2 and the top 3 of said support 1 have thicknesses respectively equal to 6 mm and 7 mm. Furthermore, the distance in the axial direction between a plane P ', axially median for said junction elements 8, and the respective free ends of said ribs 8a, is equal to 20 mm in this preferred example.
  • FIG. 4 A second mode of support architecture 1 according to the invention is illustrated in FIG. 4, the
  • FIG. 5 Figs. 5 to 12, for their part, illustrating variants of this second mode (the structural elements similar to those of FIG. 4 are identified below by numerical references which are increased by 10 in each Fig., This from Fig. 5).
  • the supports 1 relating to these FIGS. 4 to 12 are all of the type comprising said base 2, said apex 3 and an annular body 10.
  • FIG. 4 such an annular body 10.
  • This consists of a support element 11 which is circumferentially continuous, which comprises a set of partitions 12 connected in pairs by junction elements 13.
  • the partitions 12 extend laterally on either side of the circumferential median plane P of the support 1, and they are regularly distributed over the circumference of said support 1. They have an inclination ⁇ , relative to the circumferential direction, which is close to 90 degrees. Their thickness H is constant.
  • two adjacent partitions 12 have an opposite inclination relative to the axial direction.
  • These junction elements 13 have a thickness e, they are oriented circumferentially and each connect the respective ends of two adjacent partitions 12 which are arranged on the same side of the support 1 (these two ends are the closest one another). The junction elements 13 are thus successively arranged alternately on either side of the partitions 12.
  • the support element 11 has no undercut element, to facilitate the manufacture of the support 1 with an axial release.
  • the partitions 22 of this support element 21 have a thickness H, in their central part, which is greater than their thickness h, at the location of their lateral ends.
  • H is about twice as large as h. This variation in thickness gives the central parts of the partitions 22 a very good buckling resistance.
  • the lateral ends they are connected to the junction elements 23 continuously, which gives them good buckling resistance.
  • FIG. 6 shows another alternative embodiment of a support element 31.
  • the partitions 32 comprise two lateral parts 34 of the same inclination ⁇ relative to the circumferential direction, which are offset circumferentially and which are connected in the central part of said support element 31 by a third part 35 of substantially circumferential orientation.
  • the variation ⁇ of average orientation between the lateral parts 34 and the central part 35 is here of the order of 80 degrees. As the parts 35 are of circumferential orientation, the angles ⁇ and ⁇ are equal. The presence of this third central part 35, of average orientation very different from that of the two lateral parts, reinforces the buckling resistance of the central part of the partitions 22.
  • this variation ⁇ must, to be effective, be greater than 20 degrees.
  • the partitions 32 comprise, from one lateral end to the other, an inversion of the direction of their curvature.
  • FIG. 7 shows another alternative embodiment of a support element 41.
  • the junction elements 43 which are arranged on one side of the support element 41 here have a circumferential length which is less than that of the junction elements 44 , which are arranged on the other side of the support element 41.
  • junction elements 44 increases the compression stiffness of the support element 41, on this side of the support 1. This same side is to be placed on the interior side of the vehicle, where the forces undergone by the support 1 in operation are the most important.
  • FIG. 8 shows another alternative embodiment of a support element 51.
  • the junction elements 53 are here practically reduced to the contact surface between the two lateral ends 54 in the form of an arc of a circle of the partitions 52.
  • partitions 52 also include a central connecting part 55. It will be noted that the variation ⁇ of average orientation between the two lateral parts 56 and the central part 55 is greater than 90 degrees and is of the order of 110 degrees, which increases the average support density of the support element 51 in its central part.
  • FIG. 9 shows another alternative embodiment of a support element 61, a variant close to that of FIG. 8 with the following modifications.
  • the partitions 62 have rectilinear segments and have three inversions of their direction of curvature. They comprise two lateral parts of axial orientation 64, which are connected, on the one hand, to each other by a central part 65 and, on the other hand, to the junction elements 63 by lateral ends 66 of medium orientation ⁇ close 30 degrees from the circumferential direction.
  • the variation ⁇ of average orientation which exists between the two parts of axial orientation 64 of the partitions 62 and the central junction part 65 is of the order of 60 degrees.
  • the junction elements 63 can be defined here as elements of substantially triangular section, which are arranged between two adjacent lateral ends 66.
  • the annular body 60 On both sides of the support element 61, the annular body 60 comprises a set of walls of substantially axial orientation 67 which extends each junction element 63 towards the outside of the support 1. As can be seen in this FIG. . 9, the union of each junction element 63, said adjacent lateral ends 66 and said axial wall 67 thus forms a three-pointed star, which is very resistant to buckling.
  • FIG. 10 shows another alternative embodiment of an annular body 70 and, consequently, of a support element 71.
  • the latter comprises partitions 72 with central portions 74 of axial orientation which are extended on either side by a lateral end 75, which has an orientation ⁇ close to 30 degrees relative to the circumferential direction.
  • the joining elements 73 are, on one side of the annular body 70, reduced to the contact surface between the two adjacent lateral ends 75.
  • the annular body 70 has side walls 76 which on this side shoulder the joining elements 77, which have a substantially triangular shape.
  • the length of the side walls 76 is notably less than half the length of the central parts 74 of the partitions 72, so that they are not liable to buckle.
  • the side of the support element 71 whose stiffness in radial compression is the highest is to be placed on the interior side of the vehicle. In fact, it has been found that the forces are highest on this interior side of the vehicle.
  • the partitions 72 have a thickness H in their central part 74 which is greater than the thickness h of their lateral parts 75, so as to reinforce the buckling resistance of this central part 74.
  • FIG. 11 is shown another alternative embodiment of an annular body 80, a variant very close to said annular body 70 of FIG. 10.
  • This annular body 80 has axial lateral walls 86 and 87 which shoulder on both sides the support element 81, which is also structurally very close to said support element 71.
  • these side walls 86 and 87 have the advantage of reducing the axial width of the partitions 82 of the continuous support element 81, and thus of improving the buckling resistance of the assembly of the structure.
  • the axial lengths of said walls 86 and 87 may be different, as illustrated in FIG. 11.
  • Fig. 12 is shown an axial view of a support 1 including a support element 91 as described in FIG. 11, but further comprising a continuous circumferential veil 94 which is disposed at mid-height of the annular body 90.
  • This circumferential veil 94 of cylindrical shape, has the advantage of providing a very significant increase, of the order of one factor four, of the buckling limit load of the support structure 1.
  • Each of the supports 1 described with reference to Figs. 4 to 12 has the following dimensional characteristics.
  • the partitions 12, ..., 92 are 40 in number on the circumference of each support 1, they each have a thickness of 8 mm, and they are spaced from each other by 40 mm. And as has been said above for each support 1 tested, it has a width of 135 mm, a diameter of 440 mm and a height of 50 mm.
  • the base 2 and the top 3 of said support 1 have thicknesses respectively equal to 6 mm and 7 mm.
  • All the support elements 7, 11, ..., 91 and the annular bodies 4, 10, ..., 90 presented above can be produced by molding techniques. Preferably, they have no undercut part to facilitate axial demoulding.
  • a support a first ring of substantially rectangular axial section, and one or more annular elements having a plurality of recesses and extending substantially axially over their widths and substantially regularly distributed over their circumferences.
  • Such a ring support is easier to introduce into a tire, because of the lower bending stiffness of its various annular elements.

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Abstract

La présente invention concerne une composition de caoutchouc, utilisable à l'état vulcanisé comme appui de sécurité- (1) destiné à être monté sur une jante de roue à l'intérieur d'une enveloppe de pneumatique, un tel appui (1) pouvant supporter une bande de roulement de ladite enveloppe en cas de chute de pression de gonflage, un procédé de préparation de ladite composition, et un ensemble monté comportant cet appui (1). Une composition selon l'invention, qui comporte au moins un élastomère diénique, est telle qu'elle comporte également (pce: parties en poids pour 100 parties d'élastomère(s) diénique(s)): des microbilles de verre pleines ou creuses, selon une quantité allant de 5 à 50 pce, plus de 40 pce de charge renforçante, et de 3 à 8 pce de soufre.

Description

Composition de caoutchouc utilisable comme appui de sécurité pour pneu et cet appui.
La présente invention concerne une composition de caoutchouc, utilisable à l'état vulcanisé comme appui de sécurité destiné à être monté sur une jante de roue à l'intérieur d'une enveloppe de pneumatique, un tel appui pouvant supporter une bande de roulement de ladite enveloppe en cas de chute de pression de gonflage, un procédé de préparation de ladite composition, et un ensemble monté comportant cet appui.
De manière connue, les appuis de sécurité pour pneumatique de véhicule sont destinés à être montés sur une jante à l'intérieur du pneumatique, en vue de pouvoir supporter la bande de roulement de ce pneumatique en cas de perte de pression de gonflage. Ces appuis comportent notamment une base qui est destinée à être montée sur la jante, et un sommet qui est destiné à entrer en contact avec la bande de roulement dans le cas précité et qui laisse une garde par rapport à celle-ci à la pression nominale.
Le document de brevet japonais JP-A-3/82601 présente un tel appui, dont la base et le sommet sont sensiblement cylindriques, et qui comporte en outre un corps annulaire reliant ladite base et ledit sommet.
Ce corps annulaire comporte un élément de support qui est continu circonférentiellement, et qui comprend:
• une pluralité de cloisons s'étendant axialement de part et d'autre dudit plan médian circonférentiel et réparties sur la circonférence dudit appui, et
• des éléments de jonction s'étendant sensiblement circonférentiellement, chaque élément de jonction reliant entre elles les deux extrémités respectives de deux cloisons adjacentes qui sont disposées d'un même côté de l'appui, lesdits éléments de jonction étant disposés successivement de façon alternée de part et d'autre desdites cloisons; dans lequel les cloisons et éléments de jonction sont sensiblement rectilignes et la différence entre les valeurs maximale et minimale de l'aire d'une section axiale de l'élément de support en fonction de l'azimut, rapportée à la somme de ces mêmes aires est de préférence inférieure à 0,3. En conséquence, en fonction de l'azimut, l'aire d'une section axiale de l'élément de support varie au maximum d'un facteur deux pour procurer une bonne uniformité de capacité de charge et limiter les vibrations lors d'un roulage en appui. Cet appui est réalisé essentiellement avec un matériau polymérique dur et l'ensemble de l'élément de support est conçu pour pouvoir supporter la charge en compression.
De tels appuis peuvent être réalisés de façon usuelle par injection dans un moule, par exemple. Le document de brevet européen EP-A-1 116 606 au nom de la demanderesse divulgue une composition de caoutchouc pour appui de sécurité comportant (pce: parties en poids pour 100 parties d'élastomère(s) diénique(s)):
- du caoutchouc naturel ou du polyisoprène synthétique, selon une quantité égale ou supérieure à 60 pce, - plus de 60 pce d'une charge blanche renforçante, et
- de 3 à 8 pce de soufre.
On connaît par ailleurs, par le document de brevet américain US-A-5 141 039 (colonne
4, lignes 18-22), des appuis de sécurité à base d'une matière plastique ou d'une matière élastomère, telle qu'un caoutchouc durci, ou encore à base d'un mélange de cette matière élastomère et de fibres de verre, de carbone, ou autres.
La demanderesse a découvert d'une manière surprenante qu'une composition de caoutchouc à base d'au moins : (pce: parties en poids pour 100 parties d'élastomère(s) diénique(s)):
- un élastomère diénique, des microbilles de verre pleines ou creuses, selon une quantité allant de 5 à 50 pce,
- plus de 40 pce de charge renforçante, et
- de 3 pce à 8 pce de soufre,
présente à l'état non vulcanisé une aptitude à la mise en œuvre améliorée par rapport à celle des compositions connues pour appuis de sécurité et, à l'état vulcanisé, des propriétés physiques et hystérétiques également améliorées la rendant particulièrement bien adaptée pour constituer à l'état vulcanisé un appui de sécurité destiné à être monté sur une jante de roue à l'intérieur d'une enveloppe de pneumatique. On notera que l'invention concerne aussi bien les compositions de caoutchouc à l'état non vulcanisé qu'à l'état vulcanisé.
α Concernant ledit ou lesdits élastomères, on entend de manière connue par élastomère diénique un élastomère issu au moins en partie (i.e. un homopolymère ou un copolymère) de monomères diènes (monomères porteurs de deux doubles liaisons carbone- carbone, conjuguées ou non).
A titre préférentiel, on notera que ledit ou lesdits élastomères sont constitués d'au moins un élastomère diénique essentiellement insaturé. On entend par élastomère diénique essentiellement insaturé un élastomère diénique qui est issu au moins en partie de monomères diènes conjugués ayant un taux de motifs ou unités d'origine diénique (diènes conjugués) qui est supérieur à 15 % (% en moles), et par exemple: a) tout homopolymère obtenu par polymérisation d'un monomère diène conjugué, tel que le 1, 3-butadiène, le 2-méthyl 1, 3-butadiène (ou isoprène), les 2, 3-di (alcoyle en Cl à C5) 1, 3-butadiène tels que par exemple le 2, 3 diméthyl-1, 3-butadiène, le 2, 3-diéthyl-l, 3- butadiène, le 2-méthyl 3-éthyl 1, 3 -butadiène, le 2-méthyl 3-isopropyl 1, 3 -butadiène, le phényl 1, 3 -butadiène. b) tout copolymère obtenu par copolymérisation d'un ou plusieurs diènes conjugués entre eux ou avec un ou plusieurs composés vinylaromatiques, tels que le styrène, l'ortho-, para-, ou le meta-méthylstyrène. On peut par exemple citer les copolymères de butadiène- styrène, ou les copolymères de butadiène-isoprène.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, ladite composition comprend un seul élastomère diénique qui est entièrement constitué de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique. Selon une variante de réalisation de l'invention, la composition comprend un coupage:
- selon une quantité égale ou supérieure à 60 pce, de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique, et
- selon une quantité inférieure ou égale à 40 pce, d'un homopolymère obtenu par polymérisation d'un monomère diène conjugué ayant de 4 à 12 atomes de carbone, ou d'un copolymère obtenu par copolymérisation d'un ou plusieurs diènes conjugués entre eux ou avec un ou plusieurs composés vinylaromatiques ayant de 8 à 20 atomes de carbone.
Ladite composition peut alors comprendre, par exemple, un coupage d'environ 60 pce de caoutchouc naturel et d'environ 40 pce de polybutadiène.
α La charge renforçante d'une composition de caoutchouc selon l'invention comprend à . titre préférentiel une charge blanche renforçante à titre majoritaire, c'est-à-dire selon une fraction massique supérieure à 50 %.
On entend par charge blanche renforçante une charge blanche capable de renforcer à elle seule, sans autre moyen intermédiaire qu'un agent de liaison charge blanche / élastomère(s) une composition de caoutchouc destinée à la fabrication de pneumatiques, en d'autres termes capable de remplacer dans sa fonction de renforcement une charge conventionnelle de noir de carbone de grade pneumatique.
Une telle charge blanche renforçante peut par exemple être constituée de silice, et elle est avantageusement présente dans ladite composition selon une quantité allant de 40 à 80 pce et, à titre encore plus avantageux, selon une quantité allant de 55 à 70 pce.
A titre de silice susceptible d'être utilisée, conviennent toutes les silices précipitées ou pyrogénées connues de l'homme de l'art, qui présentent une surface BET ou CTAB de valeur supérieure à 100 m2/g, même si les silices précipitées hautement dispersibles sont préférées. Par silice hautement dispersible, on entend toute silice ayant une aptitude très importante à la désagglomération et à la dispersion dans une matrice élastomère, observable de manière connue par microscopie électronique ou optique, sur coupes fines. Comme exemples non limitatifs de telles silices hautement dispersibles utilisables pour l'invention, on peut citer les silices BN 3370 et BN 3380 de la société Degussa, les silices Zeosil 1165 MP et 1115 MP de la société Rhodia, la silice BXR 160 de la société PPG, ou la silice Zeopol 8745 M de la Société Huber.
De préférence, on utilise une silice dont la valeur de surface BET ou CTAB est comprise entre 110 et 200 m2/g et, à titre encore plus préférentiel, entre 140 et 195 m2/g. Bien entendu, par silice, on entend également des coupages de différentes silices. La silice peut être utilisée seule ou en présence d'autres charges blanches. La valeur de la surface spécifique CTAB est déterminée selon la méthode de la norme NFT 45007 de novembre 1987. La valeur de la surface spécifique BET est déterminée selon la méthode de BRUNAUER, EMMETT et TELLER qui est décrite dans "The Journal of the American Chemical Society, vol. 80, p. 309 (1938)", correspondant à la norme NFT 45007 de novembre 1987.
A titre de charge blanche renforçante, on peut également utiliser, à titre non limitatif,
- des alumines (de formule Al2O3), telles que les alumines à dispersibilité élevée qui sont décrites dans le document de brevet européen EP-A-810258, ou encore
- des hydroxydes d'aluminium, tels que ceux décrits dans le document de brevet international WO-A-99/28376.
La charge renforçante utilisée pour la composition de l'invention peut comprendre du noir de carbone de grade 6 ou de grade 7 à titre minoritaire, c'est-à-dire selon une fraction massique inférieure à 50 %. On peut par exemple utiliser à ce titre les noirs N683 et N772.
Conviennent également, à titre de charge renforçante selon l'invention, des noirs de carbone partiellement ou intégralement recouverts de silice.
α La composition de caoutchouc selon l'invention comprend eh outre de manière classique, lorsque ladite charge renforçante comprend une charge blanche renforçante, un agent de liaison charge blanche renforçante / élastomère(s) (encore appelé agent de couplage), qui a pour fonction d'assurer une liaison (ou couplage) suffisante, de nature chimique et/ou physique, entre ladite charge blanche et ledit ou lesdits élastomères, tout en facilitant la dispersion de cette charge blanche au sein de ce ou ces derniers.
Un tel agent de liaison, au moins bifonctionnel, a par exemple comme formule générale simplifiée « Y-T-X », dans laquelle: - Y représente un groupe fonctionnel (fonction « Y ») qui est capable de se lier physiquement et/ou chimiquement à la charge blanche, une telle liaison pouvant être établie, par exemple, entre un atome de silicium de l'agent de couplage et les groupes hydroxyle (OH) de surface de la charge (par exemple les silanols de surface lorsqu'il s'agit de silice); - X représente un groupe fonctionnel (« fonction X ») qui est capable de se lier physiquement et/ou chimiquement à l' élastomère, par exemple par l'intermédiaire d'un atome de soufre;
- T représente un groupe hydrocarboné permettant de relier Y et X.
Ces agents de liaison ne doivent en particulier pas être confondus avec de simples agents de recouvrement de la charge considérée lesquels, de manière connue, peuvent comporter la fonction Y active vis-à-vis de la charge, mais sont dépourvus de la fonction X active vis-à-vis de F élastomère.
De tels agents de liaison, d'efficacité variable, ont été décrits dans un très grand nombre de documents et sont bien connus de l'homme du métier. On peut utiliser en fait tout agent de liaison connu pour ou susceptible d'assurer efficacement, dans les compositions de caoutchouc diénique utilisables pour la fabrication de pneumatiques, la liaison entre silice et élastomère diénique, tels que par exemple des organosilanes, notamment des alkoxysilanes polysulfurés ou des mercaptosilanes.
On utilise en particulier des alkoxysilanes polysulfurés, dits "symétriques" ou "asymétriques" selon leur structure particulière, tels que décrits par exemple dans les brevets US-A-3 842 111, US-A-3 873 489, US-A-3 978 103, US-A-3 997 581, US-A-4 002 594, US- A-4 072 701, US-A-4 129 585, ou dans les brevets plus récents US-A-5 580 919, US-A-5 583 245, US-A-5 650 457, US-A-5 663 358, US-A-5 663 395, US-A-5 663 396, US-A-5 674 932, US-A-5 675 014, US-A-5 684 171, US-A-5 684 172, US-A-5 696 197, US-A-5 708 053, US- A-5 892 085, EP-A-1 043 357 qui énoncent en détail de tels composés connus.
Conviennent en particulier pour la composition de l'invention, sans que la définition ci-après soit limitative, des alkoxysilanes polysulfurés dits « symétriques » répondant à la formule générale (I) suivante:
(I) Z - A - S„ - A - Z, dans laquelle: - n est un entier de 2 à 8 (de préférence de 2 à 5);
- A est un radical hydrocarboné divalent (de préférence des groupements alkylène en CrC18 ou des groupements arylène en C6-C12, plus particulièrement des alkylènes en CrC10, notamment en C2-C4, en particulier le propylène); - Z répond à l'une des formules ci-après:
R1 R1 R2
! I I
— Si— R1 ; — Si— R2 ; — Si— R2
I I I R2 R2 R2
dans lesquelles:
- les radicaux R1, substitués ou non substitués, identiques ou différents entre eux, représentent un groupe alkyle en CrC18, cycloalkyle en C5-C18 ou aryle en C6-C18 (de préférence des groupes alkyle en - , cyclohexyle ou phényle, notamment des groupes alkyle en -C4, plus particulièrement le méthyle et/ou l'éthyle);
- les radicaux R2, substitués ou non substitués, identiques ou différents entre eux, représentent un groupe alkoxyle en CrC18 ou cycloalkoxyle en C5-Clg (de préférence des groupes alkoxyle en 0,-Cg ou cycloalkoxyle en C5-C8, plus particulièrement le méthoxyle et/ou l'éthoxyle.
Dans le cas d'un mélange d' alkoxysilanes polysulfurés répondant à la formule (I) ci- dessus, notamment des mélanges usuels disponibles commercialement, on comprendra que la valeur moyenne des « n » est un nombre fractionnaire, de préférence pouvant varier de 2 à 5. Comme alkoxysilanes polysulfurés, on citera plus particulièrement les polysulfurés (notamment les tétrasulfures) de bis(alkoxyl(C5-C4)-silylpropyl), notamment de bis(trialkoxyl(CrC4)-silylpropyl), en particulier les polysulfurés de bis(3- triméthoxysilylpropyl) ou de bis(3-triéthoxysilylpropyl). Parmi ces composés, on utilise de préférence le tétrasulfure de bis(3-triéthoxysilylpropyl), en abrégé TESPT, de formule [(C2H5O)3Si(CH2)3S2]2, commercialisé par exemple par la société Degussa sous la dénomination Si69 (ou X50S lorsqu'il est supporté à 50 % en poids sur du noir de carbone), ou encore par la société Witco sous la dénomination Silquest Al 289. L'homme du métier saura ajuster la teneur, en agent de couplage dans les compositions de l'invention, en fonction de l'application visée, dû ou des élastomères utilisés et de la quantité de charge blanche renforçante utilisée.
Dans les compositions de caoutchouc conformes à l'invention, la teneur pondérale en agent de couplage peut être comprise dans un domaine de 2 à 15 % par rapport à la masse de charge blanche renforçante et, préférentiellement, dans un domaine de 5 à 12 %.
Concernant le taux de soufre dans la composition selon l'invention, on notera à titre préférentiel qu'il peut varier de 3,5à 5,5 pce.
α Les microbilles de verre qui sont utilisées dans la composition selon l'invention, qu'elles soient pleines ou creuses (dans ce dernier cas, on les appelle parfois « glass bubbles » en Anglais) présentent, par définition, une forme sphérique. Bien entendu, des microbilles ne présentant pas exactement une géométrie parfaitement sphérique, mais sphéroïdale, sont également utilisables dans la composition d'appui de sécurité selon l'invention.
Les microbilles pleines ou creuses utilisables dans la composition selon l'invention peuvent être à base de constituants variés.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, on utilise des microbilles qui sont majoritairement à base de borosilicate de chaux et de soude, de préférence selon une fraction massique d'au moins 97 %. Ces microbilles comprennent également du dioxyde de silicium, selon une fraction massique inférieure ou égale à 3 %.
- Les microbilles creuses sont utilisables dans une composition conforme à l'invention selon une quantité allant de 5 pce à 50 pce, préférentiellement de 10 pce à 30 pce et, à titre encore plus préférentiel, de 15 pce à 25 pce.
Ces microbilles creuses présentent une taille moyenne volumique (diamètre) qui est comprise entre 10 μm et 400 μm. De préférence, cette taille moyenne volumique est comprise entre 10 μm et 100 μm et, à titre encore plus préférentiel, entre 15 μm et 65 μ . De préférence, les microbilles creuses présentent avant mélangeage une masse volumique égale ou supérieure à 0,55 g/cm3 et, à titre encore plus préférentiel, égale ou supérieure à 0,60 g/cm3.
- Les microbilles pleines sont également utilisables dans une composition conforme à l'invention selon une quantité allant de 5 pce à 50 pce, préférentiellement de 10 pce à 30 pce et, à titre encore plus préférentiel, de 15 pce à 25 pce.
Ces microbilles pleines présentent également une taille moyenne volumique (diamètre) qui est comprise entre 3 et 400 μm, de préférence entre 10 et 400 μm et, à titre encore plus préférentiel, entre 10 et 40 μm.
D Un procédé de préparation selon la présente invention de ladite composition de caoutchouc vulcanisée est tel qu'il consiste essentiellement,
- dans une première étape de travail thermo-mécanique, en un malaxage dudit ou desdits élastomères, de ladite charge renforçante et des microbilles de verre pleines ou creuses, la température de tombée étant d'environ 155° C, puis
- dans une seconde étape de travail mécanique, en une addition d'un système de vulcanisation par le soufre au mélange obtenu au terme de ladite première étape, puis
- dans une troisième étape de vulcanisation, en une cuisson du mélange obtenu au terme de ladite seconde étape, de telle manière que lesdites microbilles soient dispersées dans ledit ou lesdits élastomères.
Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, ce procédé de préparation consiste, - dans ladite première étape, à procéder audit malaxage pendant une durée par exemple proche de 4 min., puis
- dans ladite seconde étape, à procéder à ladite addition à une température inférieure à 100° C et pendant une durée par exemple comprise entre 2 min. et 2,5 min., puis - dans ladite troisième étape, à procéder à ladite cuisson à une température comprise entre 140° C et 170° C, par exemple sensiblement égale à 150° C, et pendant une durée par exemple proche de 8 min.
α Les compositions de caoutchouc conformes à l'invention contiennent, outre ledit ou lesdits élastomères, ladite charge renforçante, lesdites microbilles de verre et un ou des agents de liaison charge blanche renforçante/ élastomère(s), tout ou partie des autres ι constituants et additifs habituellement utilisés dans les mélanges de caoutchouc, comme des plastifiants, pigments, antioxydants, des accélérateurs de vulcanisation, des huiles d'extension, un ou des agents de recouvrement de la charge blanche renforçante, tels que des alcoxysilanes, polyols, aminés, etc..
α Selon une autre caractéristique de l'invention, la composition de caoutchouc présente un module d'élasticité M10 à 10 % de déformation qui est supérieur à 10 MPa et qui est préférentiellement supérieur à 15 MPa, par exemple égal à 16 MPa, ce qui confère à l'appui de sécurité constitué de cette composition une rigidité satisfaisante.
α Un appui de sécurité selon l'invention est tel qu'il est constitué par ladite composition de caoutchouc de l'invention.
Cet appui selon l'invention est par exemple du type comportant:
- une base sensiblement cylindrique destinée à être montée sur la jante,
- un sommet sensiblement cylindrique destiné à entrer en contact avec la bande de roulement de l'enveloppe en cas de chute de pression, et laissant une garde par rapport à ladite bande à la pression nominale, et
- un corps annulaire reliant ladite base et ledit sommet entre eux, ledit corps comportant un élément de support continu circonférentiellement avec un plan médian circonférentiel, ledit élément de support comprenant une pluralité de cloisons s'étendant axialement de part et d'autre dudit plan médian circonférentiel et réparties sur la circonférence dudit appui. Selon un premier mode de réalisation de cet exemple d'appui selon l'invention, ledit corps annulaire comprend également en l'un desdits côtés de l'appui des éléments de jonction s'étendant sensiblement circonférentiellement, chaque élément de jonction reliant entre elles les extrémités respectives de deux cloisons adjacentes qui sont disposées dudit côté de l'appui, lesdits éléments de jonction étant disposés successivement de façon alternée de part et d'autre desdites cloisons. . ' ,
Dans ce premier mode, lesdits éléments de jonction sont mutuellement épaulés, entre deux cloisons adjacentes, par une nervure s'étendant dudit sommet à ladite base de l'appui, de telle manière que lesdits éléments de jonction forment une paroi de jonction continue en forme de soufflet sur tout ledit côté dudit appui.
Plus précisément, ladite paroi de jonction comporte une pluralité d'alvéoles qui sont chacune délimitées par deux nervures adjacentes, le fond de chaque alvéole présentant sensiblement une forme de dièdre dont l'arête est formée par l'une desdites cloisons et dont les faces sont respectivement formées par lesdits éléments de jonction alternés.
/ Selon un second mode de réalisation de cet exemple d'appui selon l'invention, ledit corps annulaire comprend également, des deux côtés de l'appui, des éléments de jonction s'étendant sensiblement circonférentiellement, chaque élément de jonction reliant entre elles les deux extrémités respectives de deux cloisons adjacentes qui sont disposées d'un même côté de l'appui, lesdits éléments de jonction étant disposés successivement de façon alternée de part et d'autre desdites cloisons.
Dans ce second mode, lesdites cloisons sont adaptées dans leur partie centrale relativement à leurs extrémités latérales pour renforcer la résistance à un flambement sous un chargement radial du corps annulaire.
En effet, la partie centrale des cloisons de l'élément de support est éloignée des éléments de jonction et peut être détruite en cours de roulage en appui par apparition d'une déformation répétée de flambement. Dans le cas d'appuis réalisés essentiellement avec un matériau élastomère, une telle déformation répétée de flambement peut entraîner en roulage d'abord une initiation puis une propagation de fissures du côté des parois en extension. E revanche, dans le cas des appuis réalisés essentiellement avec des matériaux plastiques, une déformation de flambement entraîne l'apparition de déformations plastiques. Ces déformations irréversibles réduisent de façon importante la raideur de la structure, sa capacité de charge et la rendent progressivement inapte à remplir sa fonction.
Le rapport entre l'épaisseur des cloisons dans leur partie centrale et leurs extrémités latérales est supérieur à 1,1 et de préférence supérieur à 1,5. Cette variation d'épaisseur renforce très sensiblement la résistance au flambement de la partie centrale des cloisons et permet ainsi, à charge radiale donnée, de limiter l'épaisseur des éléments de jonction et d'alléger le poids total de l'appui.
Ces cloisons présentent, d'une extrémité latérale à l'autre, au moins une inversion et, de préférence, trois inversions du sens de leur courbure.
Ces cloisons présentent par exemple une partie centrale s'étendant sensiblement axialement entre deux parties latérales, ces parties latérales rejoignant les éléments de jonction en faisant avec la direction circonférentielle un angle γ allant de 20 à 40 degrés.
Selon un autre exemple de réalisation, les cloisons présentent, dans leur zone centrale, deux parties s'étendant sensiblement axialement et décalées circonférentiellement l'une par rapport à l'autre, ainsi qu'une troisième partie de jonction. La variation α d'orientation moyenne entre cette troisième partie de jonction et les deux parties d'orientation sensiblement axiale est de préférence supérieure à 20 degrés.
Chaque élément de jonction peut être épaulé, d'un seul côté ou des deux côtés de l'élément de support, par au moins une paroi s'étendant sensiblement axialement vers l'extérieur du corps annulaire.
Ces parois axiales sont peu sensibles au flambement car elles sont solidaires de l'élément de support et relativement courtes. Ces parois axiales permettent, à iso-largeur d'appui, de réduire la largeur de l'élément de support et donc d'augmenter sa résistance au flambement. Dans un mode de réalisation préférentiel, chaque élément de jonction forme avec une paroi axiale qui l'épaule et les extrémités latérales des deux cloisons adjacentes un ensemble en forme d'étoile à trois branches, et la largeur axiale d'une paroi axiale est inférieure ou égale à la moitié de la largeur axiale des deux cloisons adjacentes de l'élément de support. Les éléments de support selon l'invention peuvent aussi comporter un voile sensiblement cylindrique et coaxial avec l'appui, qui par exemple est disposé radialement à mi-hauteur de l'élément de support.
Ce voile est réalisé dans le même matériau que le reste du corps annulaire. Il permet, lorsqu'il est disposé à mi-hauteur, de diviser par deux la hauteur des cloisons et ainsi d'augmenter d'un facteur quatre, environ, la charge limite de flambement.
Pour faciliter la réalisation des appuis selon l'invention, les différentes géométries des éléments de support sont adaptées pour ne comprendre aucune partie en contre-dépouille s'opposant à un démoulage axial de l'appui.
α A titre préférentiel, un ensemble monté pour véhicule automobile est du type comportant une jante de roue, une enveloppe de pneumatique montée sur ladite jante et ledit appui selon l'invention, ladite jante comportant en chacun de ses deux bords périphériques un siège de jante destiné à recevoir un bourrelet de ladite enveloppe, ladite jante comportant entre ses deux sièges, d'une part, une portée et, d'autre part, une gorge de montage reliant ladite portée à un rebord axialement interne de l'un desdits sièges, ou premier siège.
On notera que la structure plate qui est conférée à ladite jante par ladite portée est telle que, en roulage à plat, toute la largeur de l'appui supporte la charge, contrairement à des jantes dites « creuses ».
' Les caractéristiques précitées de la présente invention, ainsi que d'autres, seront mieux comprises à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, en comparaison d'autres exemples non conformes "à l'invention.
Des exemples d'architecture d'appui selon l'invention seront décrits à la fm de la présente description au moyen des dessins annexés, dans lesquels: la Fig. 1 est une vue de côté d'un appui de sécurité selon un exemple de réalisation de l'invention, la Fig. 2 est une vue en coupe axiale d'un ensemble monté selon l'invention, dans lequel l'appui de la Fig. 1 est monté sur une jante de roue et se trouve en position d'appui contre une enveloppe de pneumatique, la Fig. 3 est une vue en coupe, selon la ligne AA de la Fig. 1, d'un élément de support selon un premier mode de réalisation de l'invention, la Fig. 4 est une vue en coupe, selon la ligne AA de la Fig. 1, d'un élément de support selon un second mode de réalisation de l'invention qui comporte des cloisons reliées par des éléments de j onction circonférentiels alternés, la Fig. 5, similaire à la Fig. 4, est une vue en coupe, selon la ligne AA de la Fig. 1, d'un élément de support dont les cloisons ont une épaisseur variable, la Fig. 6, similaire à la Fig. 4, est une vue en coupe, selon la ligne AA de la Fig. 1, d'un élément de support dont les cloisons comportent une partie centrale de liaison qui est orientée circonférentiellement, la Fig. 1, similaire à la Fig. 4, est une vue en coupe, selon la ligne AA de la Fig. 1, d'un élément de support dont les éléments de jonction circonférentiels ont une longueur variable, la Fig. 8, similaire à la Fig. 4, est une vue en coupe, selon la ligne AA de la Fig. 1, d'un élément de support dont les cloisons présentent trois inversions de courbure dans leur largeur, la Fig. 9, similaire à la Fig.4, est une vue en coupe, selon la ligne AA de la Fig. 1, d'un corps annulaire incluant un autre mode de réalisation d'un élément de support dont les cloisons présentent trois inversions de courbure dans leur largeur, les Figs. 10 et 11, similaires à la Fig. 4, sont respectivement des vues en coupe, selon la ligne AA de la Fig. 1, de corps annulaires selon l'invention incluant des éléments de support dont les cloisons ont des épaisseurs variables, et avec des parois axiales d'épaulement, la Fig. 12 est une vue de côté d'un appui selon ledit second mode de réalisation de l'invention dont le corps annulaire comprend un voile central, et la Fig. 13 est une vue en perspective illustrant une architecture d'appui connue. α Dans les exemples suivants, on a fabriqué des appuis de sécurité « témoin » et des appuis de sécurité selon l'invention qui diffèrent les uns des autres par les compositions de caoutchouc les constituant. Les propriétés des compositions ont été mesurées comme suit :
- viscosité Mooney MS (1+4) à 100° C : mesurée selon la norme ASTM D 1646 de 1999 au moyen d'un petit rotor ;
- fluidité : mesurée à la température de 90° C dans un fluidimètre, par une valeur de volume de la composition ayant été préalablement préchauffée et prémoulée,
, laquelle composition s'écoule pendant une durée de 11 secondes dans une filière de géométrie déterminée et sous une charge de 300 kg. Cette valeur de volume est exprimée en unités ou points correspondant à des graduations de 1/100 mm sur la chambre du fluidimètre. Plus précisément, la filière est constituée d'une partie supérieure conique de 1 mm de hauteur et de diamètre maximal égal à 4,2 mm, qui converge selon un angle de 45° vers une partie inférieure cylindrique de 3 mm de hauteur et de diamètre égal à 2,2 mm. Cette filière est caractérisée par un paramètre de rugosité Ra égal à 0,1 (Ra, écart moyen arithmétique du profil à caractériser de la face interne de la paroi, étant défini dans la norme NF/E05-015);
- module d'élasticité M10 (abréviation usuelle qui désigne un module d'extension sécant obtenu à une déformation de l'ordre de 10 %, à température ambiante et au troisième cycle de sollicitation, selon la norme ASTM D 412 de 1998). Les mesures de traction correspondantes sont effectuées dans les conditions normales de température et d'hygrométrie, selon la norme ASTM D 1349 de 1999. - Pertes hystérétiques PH (60° C) : mesurées par rebond à 60° C au sixième choc et exprimées en pourcentage, selon la relation suivante :
PH (%) = 100. (W0-W1) / Wι, avec 0 : énergie fournie et W, : énergie restituée.
- facteur de pertes hystérétiques (tanδmax) : mesuré sur un échantillon de matériau vulcanisé au moyen d'une machine Schenck, selon la norme ASTM D 5992 de 1996. On enregistre la réponse de cet échantillon (éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 400 mm2 de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10 Hz, dans les conditions normales de température (23° C) selon la norme ASTM D 1349 de 1999. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1 à 50 % (cycle aller), puis de 50 à 1 % (cycle retour). Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tanδ observée (tanδιnax).
α En référence aux Figs. 1 et 2, chacun des appuis 1 testés (« témoin » et selon l'invention) comprend essentiellement trois parties: - une base 2, de forme généralement annulaire;
- un sommet 3, sensiblement annulaire, avec sur sa paroi radialement extérieure (de façon optionnelle) des rainures longitudinales 5, et
- un corps annulaire 4 de liaison entre la base 2 et le sommet 3.
La Fig. 2 illustre notamment la fonction d'un appui 1 qui est de supporter la bande de roulement du pneumatique en cas de forte perte de pression de gonflage de celui-ci.
Ces appuis « témoin » et selon l'invention ont en commun une largeur de 110 mm, un diamètre intérieur de 460 mm et une hauteur de 60 mm. EXEMPLES « TEMOIN »:
I. Exemple « témoin » 1:
α Un premier appui de sécurité « témoin » est constitué d'une composition de caoutchouc vulcanisée telle que définie ci-dessous:
- élastomère: caoutchouc naturel 100 pce;
- charge renforçante: silice « ZEOSIL 1165 MP » 70 pce (silice commercialisée par la société Rhodia et présentant des valeurs de surfaces
BET et CTAB d'au moins 150 à 160 m7g);
- agent de couplage: « Si69/noir de carbone N330 11 pce;
(dont 5,5 pce de Si69 et 5,5 pce de noir de carbone N330);
- « 6PPD »: 2 pce; - ZnO: 4 pce;
- acide stéarique: 1 pce;
- accélérateur de vulcanisation: « CBS »: 3 pce;
- soufre: 4,5 pce;
où la « 6PPD » est la N-(l,3-diméthyl butyl)-N'-phényl-p-phénylènediamine, et où la
« CBS » est la N-cyclohexyl-benzothiazyl-sulfénamide.
Ce premier appui « témoin » est fabriqué de la manière suivante:
- dans une première étape de travail thermo-mécanique mise en oeuvre dans un mélangeur industriel de 200 litres, on procède à un malaxage de tous les constituants de la composition nécessaires y compris le système de couplage et les additifs divers, à l'exception du système de vulcanisation. On mélange ainsi notamment l' élastomère et la charge renforçante, la température de tombée étant d'environ 155° C; - dans une seconde étape de travail mécanique, on procède, à une température inférieure à 100° C, à une addition du système de vulcanisation par le soufre au mélange obtenu au terme de ladite première étape;
- dans une troisième étape de vulcanisation mise en œuvre dans un moule à injection à une température de 150° C, on procède à une cuisson de la composition obtenue au terme de ladite seconde étape.
α Cette première composition d'appui « témoin » présente, à l'état non vulcanisé :
- une viscosité Mooney MS (1+4) à 100° C qui est égale à 60, et - une fluidité qui est égale à 200.
Cette composition présente par ailleurs, à l'état vulcanisé :
- un module d'élasticité M10 sensiblement égal à 17,5 MPa, et
- des pertes hystérétiques PH (60° C) égales à 23,5, et
- un facteur de pertes tanδmax (à 40° C, cycle retour) = 0,25.
α Le premier appui « témoin » présente une architecture qui est illustrée à la Fig. 9, en relation avec les Figs. 1 et 2 (on se reportera à la partie de la description intitulée « architectures d'appuis selon l'invention » pour une description détaillée ce cette architecture). La coupe de la Fig. 2 montre, pour cet appui « témoin », une première partie massive
4a du corps annulaire 4 ainsi qu'une seconde partie 4b constituée d'évidements (voir également Fig. 1) s'étendant axialement sur sensiblement plus de la moitié du corps annulaire
4, en débouchant du côté extérieur dans une direction sensiblement axiale. Ces évidements 4b sont régulièrement répartis sur toute la circonférence du corps annulaire 4 et ils définissent des cloisons 62 (voir Fig. 9), lesquelles assurent une liaison radiale directe entre le sommet 2 et la base 3 de l'appui 1.
Cette géométrie a l'avantage de solliciter en flexion et non en compression ces cloisons 62 lorsqu'elles sont écrasées. Les évidements 4b et donc les cloisons 62 sont suffisamment nombreuses pour procurer un support régulier lors du roulage sous appui. Plus précisément, ce premier appui « témoin » 1 comporte, sur sa circonférence, 40 cloisons 62 qui présentent chacune une épaisseur de 15,7 mm, et qui sont deux à deux distantes de 41 ,4 mm.
De plus, la base 2 et le sommet 3 présentent des épaisseurs qui sont respectivement égales à 7 mm et à 8 mm.
La masse de ce premier appui « témoin » est de 7,3 kg.
IL Exemple « témoin » 2:
On a fabriqué un second appui de sécurité « témoin », dont la composition se différencie uniquement de celle du premier appui « témoin », en ce qu'elle comprend un coupage de caoutchouc naturel (60 pce) et de polybutadiène (40 pce), l' architecture, les dimensions et la masse de cet appui étant identiques à celle dudit premier appui « témoin ».
Cette seconde composition d'appui « témoin » est sensiblement caractérisée par les mêmes propriétés à l'état non vulcanisé (MS(l+4) et fluidité) et à l'état vulcanisé (module d'élasticité M10, pertes hystérétiques PH (60° C) et tanδmax (40° C, cycle retour)) que ladite première composition d'appui « témoin ».
EXEMPLES D'APPUIS DE SECURITE SELON L'INVENTION:
I. Compositions et propriétés respectives de ces appuis de sécurité :
1) Premier appui de sécurité selon l'invention :
α On a fabriqué un premier appui de sécurité selon l'invention, qui est constitué d'une composition de caoutchouc vulcanisée présentant la même architecture que celle des appuis « témoin » précités (voir Fig. 9). Ce premier appui selon l'invention est caractérisé par la formulation suivante pour la composition de caoutchouc vulcanisée qui le constitue:
- élastomère: caoutchouc naturel 100 pce;
- charge renforçante: silice « ZEOSIL 1165 MP » 63 pce;
- agent de couplage: « Si69/noir de carbone N330 » 10,1 pce; (dont 5,5 pce de Si69 et 5,5 pce de noir de carbone N330);
- microbilles creuses de verre: 15 pce; - « 6PPD »: 2 pce;
- ZnO: 4 pce;
- acide stéarique: 1 pce; - accélérateur de vulcanisation: « CBS »: 3 pce;
- soufre: 4,5 pce;
où les microbilles creuses de verre qui sont utilisées sont commercialisées par la société 3M sous la dénomination générique « 3M Scotchlite® Glass Bubbles General Purpose Séries », la dénomination particulière de ces microbilles étant « S60/10,000 ».
Ces microbilles creuses présentent une masse volumique nominale (encore appelée masse volumique absolue ou vraie) de 0,60 g/cm3, et elles sont majoritairement à base de borosilicate de chaux et de soude, présent selon une fraction massique allant de 97 % à 100 %.
Ces microbilles comprennent également du dioxyde de silicium, selon une fraction massique inférieure ou égale à 3 %. Cette composition de caoutchouc vulcanisée est préparée de la manière suivante:
- dans une première étape de travail thermo-mécanique mise en oeuvre dans un mélangeur industriel de 200 litres, on procède à un malaxage de tous les constituants de la composition nécessaires y compris le système de couplage et les additifs divers, à l'exception du système de vulcanisation. On mélange ainsi notamment l' élastomère, ladite charge renforçante et lesdites microbilles creuses, cela pendant environ 4 min. à la température ambiante (température d'introduction de l' élastomère), la température de tombée étant d'environ 155° C; - dans une seconde étape de travail mécanique, on procède, à une température inférieure à 100° C et pendant une durée comprise entre 2 min. et 2,5 min., à une addition du système de vulcanisation par le soufre au mélange obtenu au terme de ladite première étape;
- dans une troisième étape de vulcanisation mise en œuvre dans un moule à injection à une température de 150° C et pendant environ 8 min., on procède à une cuisson du mélange obtenu au terme de ladite seconde étape.
On notera que la répartition des tailles des microbilles introduites dans le mélangeur interne est la suivante (pourcentages représentant des fractions volumiques cumulées ; mesures réalisées selon la norme ASTM D 1214):
- taille < 15 μm : 10 %
- taille < 30 μm : 50 %
- taille < 55 μm : 90 %
- taille < 65 μm : 95 % α Cette première composition d'appui selon l'invention présente les propriétés suivantes :
- viscosité Mooney MS(l+4) = 51 ; - fluidité = 220 ;
- module d'élasticité Ml 0 = 16 MPa
- pertes hystérétiques PH (60° C) = 19, et
- tanδmax (à 40° C, cycle retour) = 0,17
II est à noter que cette première composition d'appui selon l'invention présente :
une aptitude à la mise en œuvre améliorée en vue de l'opération de moulage par injection par rapport à celle des compositions précitées d'appuis « témoin », du fait de sa viscosité Mooney qui est nettement inférieure à celle desdites compositions « témoin » et de sa fluidité accrue par rapport à celle de ces dernières, des pertes hystérétiques réduites par rapport à celles desdites compositions « témoin ». Il en résulte un échauffement potentiel moindre en roulage en plat de l'appui constitué de cette première composition selon l'invention et, par conséquent, une possibilité d'endurance accrue en roulage à plat de ce premier appui selon l'invention, et une rigidité élevée à l'état vulcanisé.
On notera également que la charge blanche renforçante, telle que la silice, qui est préférentiellement utilisée dans la composition de caoutchouc selon l'invention, contribue à procurer à cette composition des propriétés à cuit améliorées, telles que la cohésion. 2) Second appui de sécurité selon l'invention :
On a fabriqué un second appui de sécurité selon l'invention, qui est constitué d'une composition de caoutchouc vulcanisée présentant la même architecture que précédemment
(voir Fig. 9), et qui se différencie uniquement dudit premier appui selon l'invention en ce que sa composition comprend, à titre de matrice élastomère, un coupage de caoutchouc naturel (60 pce) et de polybutadiène (40 pce).
La seconde composition d'appui selon l'invention présente les propriétés suivantes : - viscosité Mooney MS(l+4) = 48 ;
- module d'élasticité Ml 0 = 16 MPa ; et
- tanδmax (à 40° C, cycle retour) = 0, 16.
Cette seconde composition selon l'invention présente donc sensiblement les mêmes propriétés à l'état non vulcanisé (aptitude à la mise en œuvre améliorée) et à l'état vulcanisé (pertes hystérétiques réduites) que ladite première composition selon l'invention.
3) Troisième appui de sécurité selon l'invention :
On a fabriqué un troisième appui de sécurité selon l'invention, qui est constitué d'une composition de caoutchouc vulcanisée présentant la même architecture que précédemment, et qui se différencie uniquement dudit premier appui selon l'invention en ce que sa composition comprend lesdites microbilles creuses selon une quantité de 25 pce (à la place de 15 pce), et ladite silice « ZEOSIL-1165 MP » selon une quantité de 61 pce (à la place de 63 pce).
Comme précédemment, cette troisième composition d'appui selon l'invention présente sensiblement les mêmes propriétés à l'état non vulcanisé (MS(l+4)) et à l'état vulcanisé (M10, PH (60° C) et tanδmax (à 40° C, cycle retour)) que les compositions précédentes selon l'invention. 4) Quatrième appui de sécurité selon l'invention :
On a fabriqué un quatrième appui de sécurité selon l'invention, qui est constitué d'une composition de caoutchouc vulcanisée présentant la même architecture que précédemment, et qui se différencie uniquement dudit second appui selon l'invention en ce que sa composition comprend lesdites microbilles creuses selon une quantité de 25 pce (à la place de 15 pce), et ladite silice « ZEOSIL 1165 MP » selon une quantité de 61 pce (à la place de 63 pce).
Comme précédemment, cette troisième composition d'appui selon l'invention présente sensiblement les mêmes propriétés à l'état non vulcanisé (MS(l+4)) et à l'état vulcanisé (MIO, PH (60° C) et tanδmax (à 40° C, cycle retour)) que les compositions précédentes selon l'invention.
5) Cinquième appui de sécurité selon l'invention
On a fabriqué un cinquième appui de sécurité selon l'invention, qui est constitué d'une composition de caoutchouc vulcanisée présentant la même architecture que précédemment, et qui se différencie uniquement dudit premier appui selon l'invention en ce que :
- sa composition comprend, selon une quantité de 20 pce, des microbilles pleines de verre à la place des 15 pce de microbilles creuses,
- la quantité d'agent de couplage « Si69/noir N330 » est de 10,4 pce au lieu de 10,1 pce, et en ce que
- la quantité de silice utilisée est de 65 pce au lieu de 63 pce.
Ces microbilles pleines sont commercialisées par la société POTTERS BALLOTINI sous la dénomination « 4-45 », et elles présentent une répartition de tailles qui est telle que leur diamètre minimal est de 4 μm et que leur diamètre maximal est de 45 μm. La densité moyenne de ces microbilles pleines est de 2,48.
Le procédé de fabrication de ce cinquième appui est analogue à celui précité en relation avec les microbilles creuses. Les propriétés de cette cinquième composition d'appui sont les suivantes :
- viscosité Mooney MS(l+4) = 47 ;
- module d' élasticité M 10 = 16 MPa ;
- Pertes hystérétiques PH (60° C) ≈ 20,5 ; - tanδmax (à 40° C, cycle retour) = 0,19.
Cette cinquième composition selon l'invention présente donc également une aptitude à la mise en œuvre améliorée, ainsi que des propriétés hystérétiques et physiques également améliorées à l'état vulcanisé, la rendant ainsi apte à constituer un appui de sécurité présentant une endurance améliorée.
6) Sixième appui de sécurité selon l'invention :
On a fabriqué un sixième appui de sécurité selon l'invention, qui est constitué d'une composition de caoutchouc vulcanisée présentant la même architecture que précédemment, et qui se différencie uniquement dudit cinquième appui selon l'invention en ce que la répartition de tailles des microbilles pleines est telle que leur diamètre minimal est de 75 μm et que leur diamètre maximal est de 150 μm.
Les propriétés de cette sixième composition d'appui sont les suivantes : - viscosité Mooney MS(î+4) = 47 ;
- module d' élasticité M 10 = 16 MPa ;
- tanδmax (à 40° C, cycle retour) = 0,20.
Cette sixième composition selon l'invention présente donc également une aptitude à la mise en œuvre améliorée, ainsi que des propriétés hystérétiques et physiques également améliorées à l'état vulcanisé, la rendant ainsi apte à constituer un appui de sécurité présentant une endurance améliorée. II. Exemples d'architectures utilisables pour lesdits appuis selon l'invention:
Outre l'architecture préférentielle, illustrée à la Fig. 9, qui a été mentionnée au paragraphe I. et qui sera décrite dans le présent paragraphe II, sont présentées ci-après d'autres exemples avantageux d'architectures d'appuis pouvant être retenus pour la présente invention.
- Un premier mode d'architecture préférentielle d'appui selon l'invention est illustré à la Fig. 3.
Comme cela a été indiqué précédemment d'une manière générale, en référence aux Figs. 1 et 2, un appui de sécurité 1 selon la Fig. 3 est du type comportant ladite base 2, ledit sommet 3 et ledit corps annulaire 4.
Est représenté à la Fig. 3 un élément de support 7 de cet appui 1 préférentiel qui est continu circonférentiellement, ledit élément de support comprenant une pluralité de cloisons 6 s'étendant axialement de part et d'autre du plan médian circonférentiel P de l'appui 1 et étant réparties sur la circonférence dudit appui 1.
On voit à la Fig. 3 que cet élément de support 7 comprend, en l'un desdits côtés de l'appui 1, des éléments de jonction 8 s'étendant sensiblement circonférentiellement. Chaque élément de jonction 8 relie entre elles les extrémités respectives 6a de deux cloisons 6 adjacentes qui sont disposées dudit côté de l'appui 1, et lesdits éléments de jonction 8 sont disposés successivement de façon alternée de part et d'autre desdites cloisons 6.
Plus précisément, les éléments de jonction 8 sont mutuellement épaulés, entre deux cloisons 6 adjacentes, par une nervure 8a s'étendant dudit sommet 3 à ladite base 2 de l'appui 1, de telle manière que lesdits éléments de jonction 8 forment une paroi de jonction continue 9 en forme de soufflet sur tout ledit côté dudit appui 1.
Plus précisément, ladite paroi de jonction 9 comporte une pluralité d'alvéoles 9a qui sont chacune délimitées par deux nervures 8a adjacentes. Le fond de chaque alvéole 9a présente sensiblement une forme de dièdre dont l'arête est formée par une extrémité 6a de cloison 6, et dont les faces sont respectivement formées par lesdits éléments de jonction 8 alternés.
Dans cet exemple préférentiel d'architecture testée, les cloisons 6 de l'appui 1 sont au nombre de 40 sur la circonférence dudit appui 1, elles présentent chacune une épaisseur de 8 mm, et elles sont distantes l'une de l'autre de 40 mm. Et comme cela a été dit ci-dessus pour chaque appui 1 testé, celui-ci présente une largeur de 135 mm, un diamètre de 440 mm et une hauteur de 50 mm.
De plus, la base 2 et le sommet 3 dudit appui 1 présentent des épaisseurs respectivement égales à 6 mm et 7 mm. Par ailleurs, la distance dans la direction axiale entre un plan P', axialement médian pour lesdits éléments de jonction 8, et les extrémités libres respectives desdites nervures 8a, est égale à 20 mm dans cet exemple préférentiel.
- Un second mode d'architecture d'appui 1 selon l'invention est illustré à la Fig. 4, les
Figs. 5 à 12 illustrant quant à elles des variantes de ce second mode (les éléments structurels analogues à ceux de la Fig. 4 sont identifiés ci-après par des références numériques qui sont augmentées de 10 à chaque Fig., cela à partir de la Fig. 5).
Comme dans ledit premier mode, les appuis 1 relatifs à ces Figs. 4 à 12 sont tous du type comportant ladite base 2, ledit sommet 3 et un corps annulaire 10.
* A la Fig. 4 est représenté un tel corps annulaire 10. Celui-ci est constitué d'un élément de support 11 continu circonférentiellement, qui comporte un ensemble de cloisons 12 reliées deux à deux par des éléments de jonction 13. Les cloisons 12 s'étendent latéralement de part et d'autre du plan médian circonférentiel P de l'appui 1, et elles sont régulièrement réparties sur la circonférence dudit appui 1. Elles ont une inclinaison Δ, relativement à la direction circonférentielle, qui est proche de 90 degrés. Leur épaisseur H est constante. De plus, deux cloisons 12 adjacentes ont une inclinaison opposée relativement à la direction axiale. Ces éléments de jonction 13 ont une épaisseur e, ils sont orientés circonférentiellement et relient chacun entre elles les extrémités respectives de deux cloisons 12 adjacentes qui sont disposées d'un même côté de l'appui 1 (ces deux extrémités sont les plus proches l'une de l'autre). Les éléments de jonction 13 sont ainsi disposés successivement de façon alternée de part et d'autre des cloisons 12.
On notera que l'élément de support 11 ne comporte aucun élément en contre-dépouille, pour faciliter la fabrication de l'appui 1 avec un démoulage axial.
* A la Fig. 5 est représentée une variante de réalisation d'un élément de support
21, en référence à l'élément de support 11 de la Fig. 4.
Les cloisons 22 de cet élément de support 21 ont une épaisseur H, dans leur partie centrale, qui est supérieure à leur épaisseur h, à l'emplacement de leurs extrémités latérales. Dans cet exemple, H est environ deux fois plus grand que h. Cette variation d'épaisseur donne aux parties centrales des cloisons 22 une très bonne résistance au flambement. Quant aux extrémités latérales, elles sont reliées aux éléments de jonction 23 de façon continue, ce qui leur confère une bonne résistance au flambement.
On notera qu'une variation d'épaisseur de 10 % peut déjà avoir des effets sensibles, en vue de repousser l'apparition de flambement en surcharge.
* A la Fig. 6 est représentée une autre variante de réalisation d'un élément de support 31.
Celui-ci comporte, comme précédemment, un ensemble de cloisons 32 qui sont reliées par des éléments de jonction 33. Les cloisons 32 comportent deux parties latérales 34 de même inclinaison Δ relativement à la direction circonférentielle, qui sont décalées circonférentiellement et qui sont reliées dans la partie centrale dudit élément de support 31 par une troisième partie 35 d'orientation sensiblement circonférentielle.
La variation α d'orientation moyenne entre les parties latérales 34 et la partie centrale 35 est ici de l'ordre de 80 degrés. Comme les parties 35 sont d'orientation circonférentielle, les angles α et Δ sont égaux. La présence de cette troisième partie centrale 35, d'orientation moyenne très différente de celle des deux parties latérales, renforce la résistance au flambement de la partie centrale des cloisons 22.
On notera que cette variation α doit, pour être efficace, être supérieure à 20 degrés. Dans cet exemple de réalisation, les cloisons 32 comportent, d'une extrémité latérale à l'autre, une inversion du sens de leur courbure.
* A la Fig. 7 est représentée une autre variante de réalisation d'un élément de support 41. Les éléments de jonction 43 qui sont disposés d'un côté de l'élément de support 41 ont ici une longueur circonférentielle qui est inférieure à celle des éléments de jonction 44, lesquels sont disposés de l'autre côté de l'élément de support 41.
On notera que la longueur sensiblement doublée des éléments de jonction 44 augmente la raideur en compression de l'élément de support 41, de ce côté de l'appui 1. Ce même côté est à disposer du côté intérieur du véhicule, là où les efforts subis par l'appui 1 en fonctionnement sont les plus importants.
* A la Fig. 8 est représentée une autre variante de réalisation d'un élément de support 51. Les éléments de jonction 53 sont ici pratiquement réduits à la surface de contact entre les deux extrémités latérales 54 en forme d'arc de cercle des cloisons 52.
Ces cloisons 52 comportent également une partie centrale de liaison 55. On notera que la variation α d'orientation moyenne entre les deux parties latérales 56 et la partie centrale 55 est supérieure à 90 degrés et est de l'ordre de 110 degrés, ce qui augmente la densité moyenne d'appui de l'élément de support 51 dans sa partie centrale.
Ces cloisons 52 comportent, d'une extrémité latérale à l'autre, trois inversions de leur sens de courbure. * A la Fig. 9 est représentée une autre variante de réalisation d'un élément de support 61, variante proche de celle de la Fig. 8 avec les modifications suivantes.
Les cloisons 62 comportent des segments rectilignes et présentent trois inversions de leur sens de courbure. Elles comprennent deux parties latérales d'orientation axiale 64, qui sont reliées, d'une part, entre elles par une partie centrale 65 et, d'autre part, aux éléments de jonction 63 par des extrémités latérales 66 d'orientation moyenne γ proche de 30 degrés, par rapport à la direction circonférentielle.
La variation α d'orientation moyenne qui existe entre les deux parties d'orientation axiale 64 des cloisons 62 et la partie centrale de jonction 65 est de l'ordre de 60 degrés. Les éléments de jonction 63 peuvent être ici définis comme étant des éléments de section sensiblement triangulaire, qui sont disposés entre deux extrémités latérales 66 adjacentes.
Des deux côtés de l'élément de support 61, le corps annulaire 60 comprend un ensemble de parois d'orientation sensiblement axiale 67 qui prolonge chaque élément de jonction 63 vers l'extérieur de l'appui 1. Comme cela est visible sur cette Fig. 9, la réunion de chaque élément de jonction 63, desdites extrémités latérales adjacentes 66 et de ladite paroi axiale 67 forme ainsi une étoile à trois branches, laquelle est très résistante au flambement.
* A la Fig. 10 est représentée une autre variante de réalisation d'un corps annulaire 70 et, par conséquent, d'un élément de support 71.
Ce dernier comprend des cloisons 72 avec des parties centrales 74 d'orientation axiale qui sont prolongées de part et d'autre par une extrémité latérale 75, laquelle présente une orientation γ proche de 30 degrés par rapport à la direction circonférentielle.
Les éléments de jonction 73 sont, d'un côté du corps annulaire 70, réduits à la surface de contact entre les deux extrémités latérales 75 adjacentes. De l'autre côté, le corps annulaire 70 comporte des parois latérales 76 qui épaulent de ce côté les éléments de jonction 77, lesquels présentent une forme sensiblement triangulaire.
On notera qu'en ce dernier côté, la raideur en compression de l'élément de support est supérieure. La longueur des parois latérales 76 est notablement inférieure à la moitié de la longueur des parties centrales 74 des cloisons 72, pour qu'elles ne soient pas susceptibles de flamber.
De préférence, le côté de l'élément de support 71 dont la raideur en compression radiale est la plus élevée est à disposer du côté intérieur du véhicule. En effet, on a constaté que les efforts sont les plus élevés de ce côté intérieur du véhicule.
Les cloisons 72 ont une épaisseur H dans leur partie centrale 74 qui est supérieure à l'épaisseur h de leurs parties latérales 75, de manière à renforcer la résistance au flambement de cette partie centrale 74.
* A la Fig. 11 est, représentée une autre variante de réalisation d'un corps annulaire 80, variante très proche dudit corps annulaire 70 de la Fig. 10.
Ce corps annulaire 80 comporte des parois latérales axiales 86 et 87 qui épaulent des deux côtés l'élément de support 81, lequel est également structurellement très proche dudit élément de support 71.
Pour une largeur donnée de corps annulaire 80, ces parois latérales 86 et 87 présentent l'avantage de réduire la largeur axiale des cloisons 82 de l'élément de support continu 81, et ainsi d'améliorer la résistance au flambement de l'ensemble de la structure. Les longueurs axiales desdites parois 86 et 87 peuvent être différentes, comme illustré à la Fig. 11.
* A la Fig. 12 est représentée une vue axiale d'un appui 1 incluant un élément de support 91 tel que décrit à la Fig. 11, mais comportant en plus un voile circonférentiel 94 continu qui est disposé à mi-hauteur du corps annulaire 90. Ce voile circonférentiel 94, de forme cylindrique, présente l'avantage de procurer une augmentation très sensible, de l'ordre d'un facteur quatre, de la charge limite de flambement de la structure de l'appui 1.
Chacun des appuis 1 décrits en référence aux Figs. 4 à 12 présente les caractéristiques dimensionnelles suivantes.
Les cloisons 12, ..., 92 sont au nombre de 40 sur la circonférence de chaque appui 1, elles présentent chacune une épaisseur de 8 mm, et elles sont distantes l'une de l'autre de 40 mm. Et comme cela a été dit ci-dessus pour chaque appui 1 testé, celui-ci présente une largeur de 135 mm, un diamètre de 440 mm et une hauteur de 50 mm.
De plus, la base 2 et le sommet 3 dudit appui 1 présentent des épaisseurs respectivement égales à 6 mm et 7 mm.
Tous les éléments de support 7, 11, ..., 91 et les corps annulaires 4, 10, ..., 90 présentés ci-dessus sont réalisables par des techniques de moulage. De préférence, ils ne comportent aucune partie en contre dépouille pour faciliter un démoulage axial.
On notera que l'on pourrait également utiliser, à titre d'architecture d'appuis selon l'invention, un appui constitué de plusieurs anneaux reliés entre eux dans la direction axiale dudit appui, sa structure globale étant inchangée.
On pourrait par exemple prévoir pour un tel appui un premier anneau de section axiale sensiblement rectangulaire, et un ou plusieurs éléments annulaires présentant une pluralité d'évidements et s'étendant sensiblement axialement sur toutes leurs largeurs et sensiblement régulièrement répartis sur leurs circonférences.
Un tel appui à anneaux est plus aisé à introduire dans un pneumatique, en raison de la rigidité en flexion inférieure de ses différents éléments annulaires.

Claims

REVENDICATIONS
1) Composition de caoutchouc, utilisable à l'état vulcanisé comme appui de sécurité (1) destiné à être monté sur une jante de roue à l'intérieur d'une enveloppe de pneumatique, ladite composition comportant au moins un élastomère diénique, caractérisée en ce qu'elle comporte également (pce: parties en poids pour 100 parties d'élastomère(s) diénique(s)):
- des microbilles de verre pleines ou creuses, selon une quantité allant de 5 à 50 pce,
- plus de 40 pce de charge renforçante, et
- de 3 à 8 pce de soufre.
2) Composition de caoutchouc selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite charge renforçante comprend à titre majoritaire une charge blanche renforçante.
3) Composition de caoutchouc selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite charge blanche renforçante est constituée de silice, selon une quantité allant de 40 à 80 pce.
4) Composition de caoutchouc selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un agent de liaison charge blanche renforçante / élastomère(s) qui est de type alkoxysilane poly sulfuré.
5) Composition de caoutchouc selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdites microbilles sont des microbilles pleines qui sont présentes dans ladite composition selon une quantité allant de 5 pce à 50 pce.
6) Composition de caoutchouc selon une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdites microbilles sont des microbilles creuses qui sont présentes dans ladite composition selon une quantité allant de 5 pce à 50 pce.
7) Composition de caoutchouc selon la revendication 6, caractérisée en ce que la masse volumique desdites microbilles creuses est égale ou supérieure à 0,55 g/cm3. 8) Composition de caoutchouc selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la taille moyenne volumique desdites microbilles pleines ou creuses est comprise entre 10 μm et 400 μm.
9) Composition de caoutchouc selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un seul élastomère diénique qui est constitué de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique.
10) Composition de caoutchouc selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un coupage:
- selon une quantité égale ou supérieure à 60 pce, de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique, et
- selon une quantité inférieure ou égale à 40 pce, d'un homopolymère obtenu par polymérisation d'un monomère diène conjugué ayant de 4 à 12 atomes de carbone, ou d'un copolymère obtenu par copolymérisation d'un ou plusieurs diènes conjugués entre eux ou avec un ou plusieurs composés vinylaromatiques ayant de 8 à 20 atomes de carbone.
11) Composition de caoutchouc selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit coupage est constitué d'environ 60 pce de caoutchouc naturel et d'environ 40 pce de polybutadiène.
12) Composition de caoutchouc selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente un module d'élasticité M10 à 10 % de déformation qui est supérieur à 10 MPa.
13) Procédé de préparation d'une composition de caoutchouc à l'état vulcanisé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement, - dans une première étape de travail thermo-mécanique, en un malaxage dudit ou desdits élastomères, de ladite charge renforçante et desdites microbilles de verre pleines ou creuses, la température de tombée étant d'environ 155° C, puis
- dans une seconde étape de travail mécanique, en une addition d'un système de vulcanisation par le soufre au mélange obtenu au terme de ladite première étape, puis
- dans une troisième étape de vulcanisation, en une cuisson du mélange obtenu au terme de ladite seconde étape, de telle manière que lesdites microbilles soient dispersées dans ledit ou lesdits élastomères.
14) Procédé de préparation selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il consiste,
- dans ladite seconde étape, à procéder à ladite addition, à une température inférieure à 100° C, puis
- dans ladite troisième étape, à procéder à ladite cuisson à une température comprise entre 140° C et 170° C.
15) Appui de sécurité (1) destiné à être monté sur une jante de roue à l'intérieur d'une enveloppe de pneumatique pour véhicule, de manière à pouvoir supporter une bande de roulement de ladite enveloppe en cas de chute de pression de gonflage, caractérisé en ce que ledit appui (1) est constitué d'une composition de caoutchouc vulcanisée selon une des revendications 1 à 12. '
16) Appui de sécurité (1) selon la revendication 15, du type comportant:
- une base (2) destinée à être montée sur ladite jante, - un sommet (3) sensiblement cylindrique destiné à entrer en contact avec ladite bande de roulement en cas de chute de pression, et laissant une garde par rapport à ladite bande à la pression nominale, et
- un corps annulaire (4) reliant ladite base (2) et ledit sommet (3) entre eux, ledit corps (4) comportant un élément de support (7) continu circonférentiellement avec un plan médian circonférentiel (P), ledit élément de support (7) comprenant: • une pluralité de cloisons (6) s'étendant axialement de part et d'autre dudit plan médian circonférentiel (P) et réparties sur la circonférence dudit appui (1),
• des éléments de jonction (8) s'étendant sensiblement circonférentiellement en l'un desdits côtés de l'appui (1), chaque élément de jonction reliant entre elles les extrémités respectives (6a) de deux cloisons (6) adjacentes qui sont disposées dudit côté de l'appui (1), lesdits éléments de jonction (8) étant disposés successivement de façon alternée de part et d'autre desdites cloisons (6), caractérisé en ce que, entre deux cloisons (6) adjacentes, lesdits éléments de jonction (8) sont mutuellement épaulés par une nervure (8a) s'étendant dudit sommet (3) à ladite base (2) de l'appui (1), de telle manière que lesdits éléments de jonction (8) forment une paroi de jonction continue (9) en forme de soufflet sur tout ledit côté dudit appui (1).
17) Appui de sécurité (1) selon la revendication 16, caractérisé en ce que ladite paroi continue (9) comporte une pluralité d'alvéoles (9a) qui sont chacune délimitées par deux nervures (8a) adjacentes, le fond de chaque alvéole (9a) présentant sensiblement une forme de dièdre dont l'arête est formée par l'une desdites cloisons (6) et dont les faces sont respectivement formées par lesdits éléments de jonction (8) alternés.
18) Appui de sécurité (1) selon la revendication 15, du type comportant:
- une base (2) destinée à être montée sur ladite jante,
- un sommet (3) sensiblement cylindrique destiné à entrer en contact avec ladite bande de roulement en cas de chute de pression, et laissant une garde par rapport à ladite bande à la pression nominale, et - un corps annulaire (10) reliant ladite base (2) et ledit sommet (3) entre eux, ledit corps (10) comportant un élément de support (11,..., 91) continu circonférentiellement avec un plan médian circonférentiel (P), ledit élément de support (11,..., 91) comprenant:
• une pluralité de cloisons (12,..., 92) s'étendant axialement de part et d'autre dudit plan médian circonférentiel (P) et réparties sur la circonférence dudit appui (1), et • des éléments de jonction (13,..., 93) s'étendant sensiblement circonférentiellement, chaque élément de jonction (13,..., 93) reliant entre elles les extrémités respectives de deux cloisons (12,..., 92) adjacentes qui sont disposées d'un même côté de l'appui (1), lesdits éléments de jonction (13,..., 93) étant disposés successivement de façon alternée de part et d'autre desdites cloisons (12,..., 92), caractérisé en ce que lesdites cloisons (12,..., 92) sont adaptées dans leur partie centrale relativement à leurs extrémités latérales pour renforcer la résistance à un flambement sous un chargement radial dudit corps annulaire (10).
19) Appui de sécurité (1) selon la revendication 18, caractérisé en ce que le rapport entre l'épaisseur desdites cloisons (22, 72) dans leur partie centrale et leurs extrémités latérales est supérieur à 1,1.
20) Appui de sécurité (1) selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que lesdites cloisons (32) présentent, d'une extrémité latérale à l'autre, au moins une inversion du sens de leur courbure.
21) Appui de sécurité (1) selon la revendication 20, caractérisé en ce que lesdites cloisons (62) présentent une partie centrale (65) s'étendant sensiblement axialement entre deux parties latérales (64), lesdites parties latérales rejoignant les éléments de jonction (63) en faisant avec la direction circonférentielle un angle γ allant de 20 à 40 degrés.
22) Appui de sécurité (1) selon l'une des revendications 18 à 21, caractérisé en ce que lesdites cloisons (52) présentent, d'une extrémité latérale à l'autre, au moins trois inversions du sens de leur courbure.
23) Appui de sécurité (1) selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que lesdites cloisons (32) présentent, dans leur zone centrale, deux parties (34) s'étendant sensiblement axialement et décalées circonférentiellement l'une par rapport à l'autre, ainsi qu'une troisième partie (35) de jonction. 24) Appui de sécurité (1) selon l'une des revendications 18 à 23, caractérisé en ce que, d'un côté au moins dudit élément de support (61, 81, 91), chaque élément de jonction est épaulé par au moins une paroi (67, 87) s'étendant sensiblement axialement vers l'extérieur dudit corps annulaire.
25) Appui de sécurité (1) selon la revendication 24, caractérisé en ce que chaque élément de jonction (63) forme avec une paroi axiale (67) qui l'épaule et les extrémités latérales (66) des deux cloisons (62) adjacentes un ensemble en forme d'étoile à trois branches.
26) Appui de sécurité (1) selon l'une des revendications 18 à 25, caractérisé en ce que l'élément de support (91) comporte en plus, un voile (94) sensiblement cylindrique coaxial avec l'appui (1) qui est disposé radialement à mi-hauteur dudit élément de support (91).
27) Appui de sécurité (1) selon l'une des revendications 18 à 26, caractérisé en ce que l'élément de support (11) est adapté pour ne comprendre aucune partie en contre-dépouille s'opposant à un démoulage axial de l'appui (1). I
28) Ensemble monté pour véhicule automobile comportant une jante de roue, une enveloppe de pneumatique montée sur ladite jante et un appui de sécurité (1) monté sur ladite jante à l'intérieur de ladite enveloppe de manière à pouvoir supporter une bande de roulement de ladite enveloppe en cas de chute de pression de gonflage, ladite jante comportant en chacun de ses deux bords périphériques un siège de jante destiné à recevoir un bourrelet de ladite enveloppe, ladite jante comportant entre ses deux sièges, d'une part, une portée et, d'autre part, une gorge de montage reliant ladite portée à un rebord axialement interne de l'un desdits sièges, ou premier siège, caractérisé en ce que ledit appui (1) est tel que défini à l'une des revendications 15 à 27.
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