EP4633966A1 - Pneumatique allege - Google Patents

Pneumatique allege

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Publication number
EP4633966A1
EP4633966A1 EP23828407.9A EP23828407A EP4633966A1 EP 4633966 A1 EP4633966 A1 EP 4633966A1 EP 23828407 A EP23828407 A EP 23828407A EP 4633966 A1 EP4633966 A1 EP 4633966A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tire
layer
working
carbon black
phr
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.)
Pending
Application number
EP23828407.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Orel FOURNIER
Géraldine LAFFARGUE
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.)
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Original Assignee
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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 Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA filed Critical Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
Publication of EP4633966A1 publication Critical patent/EP4633966A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B60C2200/00—Tyres specially adapted for particular applications
    • B60C2200/06—Tyres specially adapted for particular applications for heavy duty vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a tire with a radial carcass reinforcement and more particularly a tire intended to equip vehicles carrying heavy loads and traveling at sustained speed, such as, for example, trucks, tractors, trailers or road buses.
  • the carcass reinforcement is anchored on either side in the area of the bead and is surmounted radially by a crown reinforcement consisting of at least two layers, superimposed and formed of parallel wires or cables in each layer and crossed from one layer to the next, making angles of between 10° and 45° with the circumferential direction.
  • Said working layers, forming the working frame can also be covered with at least one so-called protective layer and formed of advantageously metallic and extensible reinforcing elements, called elastic.
  • the triangulation sheet forms with at least said working sheet a triangulated reinforcement, which presents, under the different stresses it undergoes, few deformations, the triangulation sheet having the essential role of taking up the transverse compression forces of which is the 'object all the reinforcing elements in the area of the crown of the tire.
  • Cables are said to be inextensible when said cables present, under a tensile force equal to 10% of the breaking force, a relative elongation equal to at most 0.2%.
  • Cables are said to be elastic when said cables exhibit, under a tensile force equal to the breaking load, a relative elongation at least equal to 3% with a maximum tangent modulus less than 150 GPa.
  • Circumferential reinforcing elements are reinforcing elements which make angles with the circumferential direction included in the interval + 2.5°, - 2.5° around 0°.
  • the circumferential direction of the tire is the direction tangent to the periphery of the tire and defined by the rolling direction of the tire.
  • the transverse or axial direction of the tire is parallel to the axis of rotation of the tire.
  • the radial direction is a direction intersecting the axis of rotation of the tire and perpendicular to it.
  • the axis of rotation of the tire is the axis around which it rotates in normal use.
  • a radial or meridian plane is a plane which contains the axis of rotation of the tire.
  • the circumferential median plane is a plane perpendicular to the axis of rotation of the tire and which divides the tire into two halves.
  • modulus of elasticity of a rubber mixture is understood to mean a secant modulus of extension at 10% elongation and at room temperature.
  • the secant modulus of elasticity at 10% elongation is the elastic modulus of the mixture measured during a uniaxial traction experiment, at an elongation value of 0.1 (i.e. 10% elongation, expressed as a percentage).
  • a constant speed of uniaxial traction is imposed on the specimen, and its elongation and force are measured.
  • the measurement is carried out using an INSTRON type traction machine, at a temperature of 23°C, and a relative humidity of 50% (ISO 23529 standard).
  • the conditions for measuring and using the results to determine elongation and stress are as described in standard NF ISO 37: 2012-03.
  • Patent FR 1 389 428 to improve the resistance to degradation of the rubber mixtures located in the vicinity of the edges of the crown reinforcement, recommends the use, in combination with a low hysteresis tread, of a rubber profile covering at least the sides and marginal edges of the crown reinforcement and made of a low hysteresis rubber mixture.
  • Patent FR 2 222 232 to avoid separations between layers of top reinforcement, teaches to coat the ends of the reinforcement in a rubber mattress, the Shore A hardness of which is different from that of the strip bearing surmounting said reinforcement, and greater than the Shore A hardness of the rubber mixture profile placed between the edges of the crown reinforcement layers and carcass reinforcement.
  • the layer of circumferential reinforcing elements is usually constituted by at least one metal cable wound to form a turn whose laying angle relative to the circumferential direction is less than 2.5°.
  • a tire intended to be mounted on a hollow rim of the 15° drop center type comprising a radial carcass reinforcement, said tire comprising a crown reinforcement comprising two working crown layers , each formed of reinforcing elements inserted between two layers of rubber mixture calender crossed from one layer to the other making with the circumferential direction angles (al, a2) greater than 8°, said angles al and a2 being oriented on either side of the circumferential direction, a layer C of rubber mixture being disposed between at least the ends of said at least two working crown layers, the crown reinforcement being radially capped with a tread , said tread being joined to two beads via two sidewalls, said two working crown layers and said at least one layer of circumferential reinforcing elements being alone present to constitute the crown reinforcement on at least 40% of the axial width of the crown reinforcement, the reinforcing elements of the radially outermost working layer forming an angle a2 with the circumferential direction greater in absolute value than the angle al formed by the
  • a Arctan((tan(
  • a hollow rim of the 15° drop center type or wedge-seat rim is a one-piece rim, as defined in the ETRTO, whose seats intended to receive the beads of the tire have a shape frustoconical, the angle formed with the axial direction being substantially equivalent to 15°.
  • These seats are also extended by rim hooks of reduced height compared to crazy hooks with flat bases whose rim seats have substantially cylindrical shapes.
  • part by weight per hundred parts by weight of elastomer (or pce) we mean the part, by mass per hundred parts by mass of elastomer or rubber, the two terms being synonyms.
  • the composition comprises 60 to 80 phr of reinforcing fillers, the reinforcing fillers being pyrolysis carbon black. It must then be understood that the composition comprises pyrolysis carbon black as the only reinforcing fillers (the composition therefore does not include inorganic reinforcing fillers and other organic reinforcing fillers).
  • the reinforcing fillers can be as described below.
  • pyrolysis carbon black means a carbon black resulting from a pyrolysis process of a material comprising at least one carbonaceous polymer and a carbon black, hereinafter the material to be pyrolyzed, for example in the context of recycling such a material.
  • the physical state in which the material to be pyrolyzed is in is irrelevant, whether in the form of powder, granules, strips, or any other form, in the crosslinked or non-crosslinked state.
  • the material to be pyrolyzed can be recovered from manufactured articles or products generated during their manufacturing/production (such as by-products or scraps); these manufactured articles can be chosen from the group consisting of tires, solid tires, conveyor belts industrial equipment, transmission belts, rubber seals, rubber hoses, shoe soles and windshield wipers.
  • the pyrolysis carbon black usable in the context of the present invention is a carbon black obtained from a pyrolysis process in which the material to be pyrolyzed comes from manufactured articles chosen from the group consisting of tires and solid tires.
  • Pyrolysis in the context of the present invention means any type of thermal decomposition in the absence of oxygen and the raw material of which is the material to be pyrolyzed as defined above.
  • Pyrolysis carbon blacks are therefore distinguished from so-called industrial and/or ASTM grade carbon blacks in that the carbonaceous raw material used for pyrolysis is a material comprising at least one carbonaceous polymer and one carbon black and not materials from petroleum cuts or from coal or even from oils of natural origin.
  • the pyrolysis carbon blacks usable in the context of the present invention are distinguished from known carbon blacks such as industrial carbon blacks, in particular so-called “furnace” carbon blacks, in particular by a higher ash content. higher than that of said so-called “furnace” carbon blacks.
  • the ash content of “furnace” carbon black is less than 1% by weight relative to the total weight of the “furnace” carbon black.
  • the pyrolysis carbon black usable in the context of the present invention has an ash content ranging from 5 to 30% by weight, more preferably less than 25% by weight, more preferably even less than 22% by weight. weight, relative to the total weight of the pyrolysis carbon black.
  • the pyrolysis carbon black usable in the context of the present invention has a sulfur content greater than 1.5% by weight, preferably greater than 2% by weight, and more preferably ranging from 2.5 to 5% by weight, relative to the total weight of the pyrolysis carbon black.
  • the sulfur content of the so-called “furnace” carbon black is less than 1.2% by weight relative to the total weight of the so-called “furnace” carbon black.
  • the pyrolysis carbon black usable in the context of the present invention has a zinc content greater than or equal to 2% by weight, preferably ranging from 2.5 to 8% by weight, relative to the weight. total pyrolysis carbon black.
  • the zinc content of the so-called “furnace” carbon black is almost zero and a fortiori less than 0.5% by weight relative to the total weight of the so-called “furnace” carbon black.
  • the pyrolysis carbon black usable in the context of the present invention has a specific surface area STSA measured according to standard ASTM D 6556-2021 included in a range ranging from 20 to 200 m 2 /g, more preferably ranging from 30 to 90 m 2 /g.
  • the pyrolysis carbon black usable in the context of the present invention has an empty volume measured according to standard ASTM D7854 (2016) and at a pressure of 50 MPa included in a range ranging from 30 to 60 ml/ 100g, more preferably ranging from 35 to 55 ml/100g.
  • the ash content is determined by calcination in platinum capsules in a muffle furnace at 825° C. according to the following protocol.
  • a capsule is previously identified before each series of measurements and is tared to the nearest 0.1 mg and the mass is noted PO. 5 g of sample of pyrolysis carbon black are introduced into the capsule, which weighs precisely to the nearest 0.1 mg; this mass is denoted PL.
  • the capsule and its contents are pre-calcined using a Bunsen burner until smoke appears and the product ignites. Once the product has completely burned, the capsule and its contents are introduced into a muffle furnace heated to 825°C for 1 hour. After 1 hour, the capsule was removed from the oven and immediately introduced into a desiccator at room temperature. When the capsule and the ashes have returned to room temperature, the capsule is weighed again to obtain the mass P2.
  • the ash rate (% ash) using the formula below:
  • the zinc content in the pyrolysis carbon black is carried out after calcination of the sample, then recovery of the ashes in an acidic medium and dosage by ICP-AES (inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy).
  • the ashes are obtained by carrying out the protocol above. Approximately exactly 100 mg of ash (test portion) is taken and placed in a PFA (perfluoroalkoxy) tube for HotBlock hotplate. 8 mL of 37% concentrated hydrochloric acid, 3 mL of 65% concentrated nitric acid and 0.5 mL of 40% hydrofluoric acid are then added. The tube is closed with its cap and heated to 130°C for 2 hours.
  • the contents are then transferred using ultrapure water into a 100 mL PTFE (polytetrafluoroethylene) volumetric flask already containing 2 g of boric acid (to neutralize the hydrofluoric acid). Top up with ultrapure water up to the mark.
  • the solution obtained is diluted by 100, by taking 1 mL in a 100 mL PFTE flask, previously containing 8 mL of hydrochloric acid concentrated at 37%, 3 mL of nitric acid concentrated at 65%, 0.5 mL of 40% hydrofluoric acid and 2g of boric acid.
  • ICP-AES inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry
  • B black Ashes * 100 * % Ashes
  • the determination of the sulfur content in the pyrolysis carbon blacks is carried out by a LECO oven.
  • LECO sulfur analyzers are designed to measure, in particular, the sulfur content in organic and/or inorganic materials by combustion and non-dispersive infrared detection.
  • the nacelles are cleaned and the furnace is calibrated.
  • the LECO oven pods are cleaned beforehand: this involves analyzing the empty pod, under the same conditions as the samples.
  • the calibration curve is prepared using a commercial standard called “BBOT” whose purity is greater than 99.99% and whose content of carbon (C), hydrogen (H), nitrogen (N ), oxygen (O) and sulfur (S) is guaranteed.
  • This content is as follows C%: 72.52; H% 6.09; N% 6.51; 0% 7.43 and S% 7.44.
  • the standard/nacelle assembly is introduced into the combustion furnace, regulated at 1350 C under pure oxygen.
  • the combination of oven temperature and analysis flow rate causes the sample to burn and the sulfur and/or carbon to be released in the form of S ⁇ 2(g).
  • oxygen begins to circulate through the “lance” to accelerate the combustion of difficult-to-burn materials.
  • Sulfur and/or carbon, in the form of S ⁇ 2(g) are carried by a flow of oxygen through the infrared detection cells.
  • the instrument software draws a line connecting the introduced standard mass and the observed response (area) on the detector. We thus obtain a calibration line. After carefully cleaning the sampling equipment, approximately exactly 80 ⁇ 5 mg of pyrolysis carbon black are weighed out and introduced into a LECO oven basket.
  • the area of the observed SO2 peak is linked to the concentration using the calibration line.
  • the instrument software then calculates, using the mass of the sample introduced into the nacelle, the % by mass of sulfur in the sample.
  • Pyrolysis carbon blacks are marketed for example by the company BlackBear under the reference “BBCT30” or by the company Scandinavian Enviro Systems under the reference “P550”.
  • the maximum width of the tire L is measured on a tire mounted on its nominal rim and inflated to its nominal pressure, according to ETRTO, and is expressed in millimeters.
  • the angles al and a2, expressed in degrees, are measured on a section of the tire.
  • the angle measurements are according to the invention carried out at the level of the circumferential median plane.
  • Layer C of rubber mixture makes it possible to obtain a decoupling of said working top layers in order to distribute the shear stresses over a greater thickness.
  • working top layers are said to be coupled if the respective reinforcing elements of each of the layers are separated radially by a distance less than the average diameter of the circle circumscribed by the reinforcing elements, said thickness of rubber being measured radially between the respectively radially upper and lower generators of said reinforcing elements.
  • the average diameter of the circle circumscribed by the reinforcing elements is defined as being the average diameter of the circles circumscribed by the reinforcing elements of each of the working top layers.
  • the rubber mixture layer C is an elastomeric mixture based on natural rubber or synthetic polyisoprene with a majority of cis-1,4 chains and optionally at least one other diene elastomer, the natural rubber or the synthetic polyisoprene in the case of cutting being present at a majority rate compared to the rate of the other diene elastomer(s) used.
  • diene elastomers which can be used in cutting with natural rubber or a synthetic polyisoprene with a majority of cis-1,4 chains
  • BR polybutadiene
  • SBR styrene-butadiene copolymer
  • BIR butadiene-isoprene copolymer
  • SBIR styrene-butadiene-isoprene terpolymer
  • elastomers can be modified elastomers during polymerization or after polymerization by means of branching agents such as a divinylbenzene or starring agents such as carbonates, halotins, halosilicon or even by means of functionalization leading to grafting on the chain or at the end of the chain of oxygenated carbonyl, carboxyl functions or an amine function, for example by the action of dimethyl or diethylamino benzophenone.
  • branching agents such as a divinylbenzene or starring agents such as carbonates, halotins, halosilicon
  • functionalization leading to grafting on the chain or at the end of the chain of oxygenated carbonyl, carboxyl functions or an amine function for example by the action of dimethyl or diethylamino benzophenone.
  • the natural rubber or synthetic polyisoprene is preferably used at a majority rate. and more preferably at a rate greater than 70 pce.
  • the rubbery mixture layer C in addition to the pyrolysis carbon black, comprises a reinforcing filler consisting of: a) either carbon black used at a level of between 30 and 70 phr, and preferably between 40 and 60 phr, b) either by a white filler of the silica and/or alumina type comprising SiOH and/or A10H surface functions chosen from the group formed by precipitated or fumed silicas, aluminas or aluminosilicates or even carbon blacks modified during or after the synthesis with a BET specific surface area of between 30 and 260 m 2 /g used at a rate of between 30 and 70 phr, and preferably between 40 and 60 phr, c) either by cutting of carbon black described in (a) and a white filler described in (b), in which the overall filler rate is between 30 and 70 phr, and preferably between 40 and 60 phr.
  • a reinforcing filler consisting of: a
  • a coupling and/or covering agent chosen from agents known to those skilled in the art.
  • preferential coupling agents mention may be made of sulfurized alkoxy silanes of the bis-(3-trialkoxysilylpropyl) polysulphide type, and among these in particular bis-(3-triethoxysilylpropyl) tetrasulphide marketed by the company DEGUSSA under the names Si69 for the pure liquid product and X50S for the solid product (50/50 split by weight with N330 black).
  • covering agents mention may be made of a fatty alcohol, an alkylalkoxysilane such as a hexadecyltrimethoxy or triethoxysilane respectively marketed by the DEGUSSA Company under the names Sil 16 and Si216, diphenylguanidine, a polyethylene glycol, a silicone oil optionally modified by means of OH or alkoxy functions.
  • an alkylalkoxysilane such as a hexadecyltrimethoxy or triethoxysilane respectively marketed by the DEGUSSA Company under the names Sil 16 and Si216, diphenylguanidine, a polyethylene glycol, a silicone oil optionally modified by means of OH or alkoxy functions.
  • the covering and/or coupling agent is used in a weight ratio relative to the filler > 1/100 and ⁇ 20/100, and preferably between 2/100 and 15/100 when the clear filler represents the totality of the reinforcing filler and between 1/100 and 20/100 when the reinforcing filler is constituted by a blend of carbon black and light filler.
  • reinforcing fillers having the morphology and surface functions SiOH and/or A10H of materials of the silica and/or alumina type previously described and which can be used according to the invention as a partial or total replacement thereof
  • the hysteresis and cohesion properties are obtained by using a precipitated or fumed silica, or a precipitated alumina or even an aluminosilicate with a BET specific surface area of between 30 and 260 m 2 /g.
  • silica KS404 from the Company Akzo
  • Ultrasil VN2 or VN3 and BV3370GR from the Company Degussa
  • Zeopol 8745 from the Company Huber
  • Zeosil 175MP or Zeosil 1165MP from the company Rhodia
  • HI -SIL 2000 from the PPG Company etc...
  • the tires according to the invention can be made lighter by reducing the number of layers constituting the crown reinforcement while improving the endurance properties of the crown of the tire, particularly at with regard to shocks appearing on the edge of the tread, particularly at the level of the shoulders of the tire, whatever the nature of the ground and the driving conditions.
  • the inventors intend to interpret these results due to the angle formed with the circumferential direction by the reinforcing elements of the radially innermost working crown layer which is smaller in absolute value than that formed by the elements of reinforcement of the radially outermost working top layer and by the presence of pyrolysis black used as filler within layer C. They found that the smaller angle of the working top layer reinforcing elements radially the innermost seems to cause a delay in the taking of tension by the reinforcing elements during such an impact. Furthermore, the inventors were able to demonstrate that the presence of pyrolysis black in the rubbery mixture constituting layer C gives it higher elongation values at break than with more usual mixtures.
  • a cohesive rubber mixture is a rubber mixture that is particularly robust to cracking.
  • the cohesion of a mixture is thus evaluated by a fatigue cracking test carried out on a “PS” (pure shear) specimen. It consists of determining, after notching the specimen, the crack propagation speed “Vp” (nm/cycle) as a function of the energy restitution rate “E” (J/m 2 ).
  • the experimental range covered by the measurement is included in the range -20°C and +150°C in temperature, with an atmosphere of air or nitrogen.
  • the stress on the test piece is an imposed dynamic displacement of amplitude between 0.1mm and 10mm in the form of impulse type stress (“haversine” tangent signal) with a rest time equal to the duration of the pulse; the signal frequency is around 10Hz on average.
  • the measure includes 3 parts:
  • the inventors have notably demonstrated that the lightening of the crown reinforcement associated with the mixtures based on pyrolysis black, which are less rigid, of layer C contribute to a lesser change in the cohesion of layer C.
  • the more usual tire designs comprising in particular layers of rubbery mixture arranged between the ends of the working crown layers with secant moduli of elasticity at 10% elongation greater than 8.5 MPa, lead to an evolution of cohesion said layers of rubbery mixture arranged between the ends of the working top layers, the latter tending to weaken.
  • the inventors note that the lightening of the crown reinforcement associated with the mixtures based on pyrolysis black, less rigid, of the layer C limit the temperature increases and lead to a slight change in the cohesion of the layer C. The inventors thus consider that the cohesion of layer C, weaker than what exists in more usual tire designs, is satisfactory in the design of the tire according to the invention.
  • the thickness of the layer C of rubber mixture measured at the end of the narrowest working top layer of the two working top layers considered, will preferably be between 30% and 80%. of the overall thickness of the rubber mixture between cable generators respectively of the two working top layers: a thickness less than 30% does not make it possible to obtain convincing results, and a thickness greater than 80% being useless with regard to improved resistance to separation between layers and disadvantageous from a cost point of view.
  • the axial width D of the rubbery mixture layer C between the axially innermost end of said rubbery mixture layer C and the end of the axially working crown layer the narrowest is such that:
  • the axial width D of the rubbery mixture layer C between the axially most interior end of said rubbery mixture layer C and the end of the axially least working crown layer wide is greater than 5 mm.
  • the invention also preferably provides that the thickness of the rubbery mixture layer C, at the axially outer end of the axially narrowest working crown layer, has a thickness such that the radial distance d between the two working top layers, separated by the rubbery mixture layer C, verifies the relationship:
  • the distance d is measured from cable to cable, that is to say between the cable of a first working layer and the cable of a second working layer.
  • this distance d includes the thickness of the rubbery mixture layer C and the respective thicknesses of the rubbery calendering mixtures, radially exterior to the cables of the radially interior working layer and radially interior to the cables of the working layer. radially external work.
  • the different thickness measurements are carried out on a meridian section of a tire, the tire therefore being in an uninflated state.
  • the ratio of use of the rupture potential F2/FR2 of the radially outermost working layer is less than 1/6, and in which:
  • FR2 is the breaking force in uniaxial extension of each of the cables of the radially outermost working layer
  • RL average of the radii of the axially outermost points of the main part of the carcass reinforcement layer on each side of the tire
  • Rt the radius of the circle passing through three points located on the outer surface of the tread outside the recesses, defined from a shoulder end at respective axial distances equal to 14, 14 and 3/4 of the axial width of the tread.
  • the thickness Es and the pitch p2 are measured on a section of the tire and are expressed in millimeters.
  • the meridian section of the tire is defined in accordance with the invention such that the barycenters of the rods form a straight line oriented axially, said barycenters being spaced apart from each other by a distance equal to the width of the nominal rim J increased by 20 mm and reduced by twice the distance measured axially between a barycenter of a bead and a point on the outer surface of the tire.
  • the inventors further note that the choice of the absolute value of the difference between the absolute values of the aforementioned angles al and a2 associated with the average angle a and the ratio of use of the rupture potential F2/FR2 such that defined according to this advantageous embodiment of the invention can make it possible to eliminate the protective layer usually placed radially outside the other layers of the crown reinforcement. Such a layer is usually present to be sacrificed in the event of damage to the tire such as cuts which could alter the integrity. of metallic reinforcing elements by corrosion phenomena associated with the fatigue of said reinforcing elements.
  • the reinforcing elements of the radially outermost working crown layer, of a tire according to the invention are less stressed during inflation of the tire or during its use in normal driving than the reinforcing elements of a radially outermost working crown layer of a more usual tire; such a more usual tire has differences in angles in absolute value between the reinforcing elements of the different smaller working layers, an angle of the reinforcing elements of the radially innermost working layer greater than or equal in absolute value to that reinforcing elements of the radially outermost working layer and a greater ratio of use of the rupture potential F2/FR2.
  • the reinforcing elements of the radially outermost working crown layer of a tire according to the invention thus have endurance properties much greater than those of a more usual tire; the inventors thus observe that the removal of the protective layer is made possible and makes it possible to contribute to the lightweighting of the tire and the limitation of temperature rises in the area of the tire crown.
  • the absolute value of the difference between the absolute values of the angles a2 and al is greater than or equal to 10° and preferably greater than 14°. According to this embodiment, and in accordance with the interpretations given above, it will be possible to further improve the endurance performance of the reinforcing elements of the radially outermost working layer and/or further improve the performance of the tire with regard to shocks such as those suffered when driving on stony ground.
  • the absolute value of the difference between the absolute values of the angles a2 and al is less than 25° and even more preferably less than 20°. Beyond these values, the tire would be likely to exhibit irregular wear under certain conditions of use.
  • the ratio of use of the rupture potential F2/FR2 of the radially outermost working layer is less than 1/8.
  • Such a ratio of use of the rupture potential F2/FR2 further contributes to improving the endurance performance of the reinforcing elements of the radially outermost working layer during use of the tire.
  • the ratio of use of the rupture potential F1/FR1 of the radially innermost working layer is less than 1/3, in which:
  • FRI is the breaking force in uniaxial extension of each of the cables of the radially innermost working layer
  • Fl pi * Te * [(tan(
  • the ratio of use of the rupture potential F1/FR1 of the radially innermost working layer is at least 30% greater than the ratio of use of the rupture potential F2/FR2 of the layer of radially outermost work.
  • the axially widest working crown layer is radially inside the other working crown layers.
  • the two working crown layers are alone present to constitute the crown reinforcement over the entire axial width of the tire. top reinforcement.
  • At least one calendering layer of at least one working top layer consists of a rubbery mixture comprising a composition comprising 60 to 80 phr of reinforcing fillers, of which at least minus 10 pce of pyrolysis carbon black.
  • the rubbery mixture of the calendering layers of said two top layers of work comprises a composition comprising 60 to 80 phr of reinforcing fillers, including at least 10 phr of pyrolysis carbon black.
  • the secant moduli of elasticity at 10% elongation of the calendering layers of the working top layers are greater than 10 MPa.
  • Such elastic moduli are required to limit the compression of the reinforcing elements of the working top layers, particularly when the vehicle follows a winding route, when maneuvering in parking lots or when passing roundabouts. .
  • the shears in the axial direction which take place on the tread in the zone of the contact surface with the ground lead to the compression of the reinforcing elements of a working crown layer.
  • the inventors thus further observe that the rubbery mixtures based on pyrolysis black of the calendering of the working top layers associated with the mixtures of layer C, conform to the invention and to the lightweight design of the reinforcement summit according to this variant embodiment of the invention lead to a conservation, or even an improvement, of the endurance performance of the tire in an even more marked manner.
  • said at least one calendering layer of at least one working top layer is an elastomeric mixture based on natural rubber or synthetic polyisoprene with a majority of cis-1,4 sequences and possibly at least one other diene elastomer, the natural rubber or the synthetic polyisoprene in the case of cutting being present at a majority rate compared to the rate of the other diene elastomer(s) used.
  • said at least one calendering layer of at least one working top layer in addition to the pyrolysis carbon black, comprises a reinforcing filler consisting of: a) either carbon black used at a rate of between 30 and 70 phr, and preferably between 40 and 60 phr, b) either by a white filler of silica and/or alumina type comprising SiOH and/or A1OH surface functions chosen from the group formed by precipitated silicas Or pyrogenic, aluminas or aluminosilicates or even modified carbon blacks during or after the synthesis of BET specific surface area of between 30 and 260 m 2 /g used at a rate of between 30 and 70 phr, and preferably between 40 and 60 phr, c) either by a blend of carbon black described in (a) and a white filler described in (b), in which the overall filler rate is between 30 and 70 phr, and preferably between 40 and 60 p.
  • the elastomeric mixture constituting said at least one calendering layer of at least one working crown layer is identical to the elastomeric mixture of layer C, placed between at least the ends of said two working top layers.
  • the metal elements are preferably steel cables.
  • the reinforcing elements of the working top layers are inextensible metal cables.
  • the figure is not shown to scale to simplify understanding.
  • the figure only represents a half-view of a tire which extends symmetrically with respect to the axis XX' which represents the circumferential median plane, or equatorial plane, of a tire.
  • tire 1 has a size of 275/80 R 22.5.
  • Said tire 1 comprises a radial carcass reinforcement 2 anchored in two beads, not shown in the figure.
  • the carcass reinforcement is formed from a single layer of metal cables.
  • This carcass reinforcement 2 is hooped by a top reinforcement 4, formed radially from the inside to the outside: a first working layer 41 formed of metal cables oriented at an angle equal to 18°, a second working layer 42 formed of metal cables oriented at an angle equal to 30° and crossed with the metal cables of layer 41, the cables of each of the working layers 41, 42 being oriented on either side other from the circumferential direction.
  • the metal cables constituting the reinforcing elements of the two working layers are cables of formula 9.35. They are distributed in each of the working layers with a distance between the reinforcing elements, measured along the normal to the direction of the average line of the cable equal to 2 mm.
  • the top frame is itself covered with a tread 5.
  • the tire is inflated to a pressure of 8.5 bars.
  • the axial width L 41 of the first working layer 41 is equal to 220 mm.
  • the axial width L 42 of the second working layer 42 is equal to 200 mm.
  • the axial width of the tread Ls is equal to 215 mm.
  • the maximum axial width L is equal to 302 mm.
  • a first layer of rubber mixture C decouples the ends of the working top layers 41 and 42.
  • the engagement zone of layer C between the two working top layers 41 and 42 is defined by its thickness or more precisely the radial distance d between the end of layer 42 and layer 41 and by the axial width D of layer C between the axially inner end of said layer C and the end of the radially outer working crown layer 42.
  • the radial distance d is equal to 2.8 mm, or approximately 2.1 times the diameter (
  • the axial distance D is equal to 19 mm, or approximately 14 times the diameter (
  • layer C consists of an elastomeric mixture comprising a pyrolysis black.
  • the average angle is equal to 23.4° and is well between 20.4° and 28.0°.
  • the measured value of Re is equal to 541.7 mm.
  • the measured value of Es is equal to 22.3 mm.
  • the average value RL of the measured radii is equal to 410 mm.
  • the Rt value determined on the tire is equal to 900 mm.
  • F2 is equal to 311.2 N.
  • the breaking forces of the reinforcing elements of the working top layers FRI and FR2 are equal to 2600 N.
  • the ratio of use of the rupture potential F2/FR2 is equal to 12%.
  • the utilization ratio of the rupture potential F1/FR1 is 65% greater than the utilization ratio of the rupture potential F2/FR2.
  • Different tires according to the invention are compared to different reference tires of the same size.
  • First tires II according to the invention comprise a layer C consisting of mixture 1 and calendering layers consisting of mixture RI.
  • Second tires 12 according to the invention comprise a layer C and calender layers made up of mixture 1.
  • First reference tires Tl differ from tires II according to the invention by the nature of the mixtures of layer C, these being made up of the mixture RI.
  • the different mixtures used are listed below, expressing for each the secant modulus of elasticity at 10% elongation, the elongation at break.
  • Carbon black N347 contains 0.5% ash, 1% sulfur and 0% zinc.
  • Second reference tires T2 differ from reference tires Tl by a crown reinforcement formed radially from the inside to the outside: a triangulation layer, consisting of two half layers, formed of inextensible metal cables 9.28 uncoated, oriented at an angle equal to 65°, of a first working layer formed of metal cables oriented at an angle equal to 26°, of a second working layer formed of metal cables oriented at an angle equal to 18° and crossed with the metal cables of the first working layer, the cables of each of the working layers being oriented on either side of the circumferential direction, of a protective layer formed of elastic metal cables 6.35 .
  • a triangulation layer consisting of two half layers, formed of inextensible metal cables 9.28 uncoated, oriented at an angle equal to 65°, of a first working layer formed of metal cables oriented at an angle equal to 26°, of a second working layer formed of metal cables oriented at an angle equal to 18° and crossed with the metal cables of the first working layer, the cables of each of the working layers being oriented
  • the metal cables of the two working layers are cables of formula 9.35. They are distributed in each of the working layers with a distance between the reinforcing elements, measured along the normal to the direction of the average line of the cable equal to 2 mm.
  • the reference tire T2 is inflated to a pressure of 8.5 bars.
  • the overall axial width of the triangulation layer is equal to 180 mm, each of the half layers having a width equal to 60 mm.
  • the axial width of the first working layer is equal to 220 mm.
  • the axial width of the second working layer is equal to 200 mm.
  • the axial width of the protective layer is equal to 136 mm.
  • the cumulative mass of the working layers, the protective layer and the triangulation layer of the reference tires T2, including the mass of the metal cables and the calendering mixtures, amounts to 10.0 Kg.
  • the absolute value of the difference between the absolute values of the angles formed by the cables of the first working top layer with the circumferential direction and those of the cables of the second working top layer is equal to 8°.
  • the average angle is equal to 21.7°.
  • F2 is equal to 392 N.
  • the breaking forces of the reinforcing elements of the working top layers FRI and FR2 are equal to 2600 N.
  • the ratio of use of the rupture potential F2/FR2 is equal to 15.1%.
  • the ratio of use of the rupture potential F 1/FR1 is equal to 12.3%.
  • the utilization ratio of the rupture potential F1/FR1 is 22.7% lower than the utilization ratio of the rupture potential F2/FR2.
  • Tests aimed at characterizing the breaking resistance of a tire crown reinforcement subjected to impacts were also carried out. These tests consist of rolling a tire, inflated to a recommended pressure and subjected to a recommended load, on an obstacle or cylindrical indenter with a diameter equal to 1.5 inches, or 38.1 mm, with a hemispherical head, and of a determined height. The trajectory of the tire is adjusted so that the axis of the obstacle corresponds to the position of one of the axially outermost ribs on the tread.
  • the breaking strength is characterized by the critical height of the indenter, that is to say the maximum height of the indenter leading to total rupture of the crown reinforcement, that is to say of the rupture of all vertex layers.
  • the values express the energy necessary to break the top block. The values are expressed from a base 100 corresponding to the value measured for the reference tire T2.
  • the low speed driving phase on a stony track aims to penalize endurance following repeated impacts on the tread.
  • the purpose of the high speed driving phase on the circuit is to increase the temperature of the tire. This makes the tire more sensitive to the effects of repeated impacts on the tread and promotes the propagation of cracks initiated during the rolling phase on a rocky track.
  • the tires are checked using shearography and dissected to analyze possible damage. This is a visual analysis to compare possible cracks and their propagation.
  • the tires are rated and compared with each other. A score above 100 corresponds to a less damaged tire. A value of 100 is assigned to the most damaged tire.
  • the tires according to the invention II and 12 have less extensive damage than the reference tires Tl and T2.
  • the temperature of the tires at the ends of the crown block was measured following the first phase of driving for 2 hours at 100 km/h on the circuit.

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Abstract

L'invention concerne un pneumatique (1) à armature de carcasse radiale, deux couches de sommet de travail (41, 42) étant seules présentes pour constituer l'armature de sommet (4) sur au moins 40 % de la largeur L5 de la bande de roulement (5), la valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles α2 et α1 étant supérieure à 4°, α2 étant plus grand que α1 en valeur absolue, l'angle moyen α satisfaisant la relation 20+164*exp(-L/100) < α < 23+164*exp(-L/100). Conformément à l'invention, le mélange caoutchouteux constituant ladite couche C comprend une composition comprenant 60 à 80 pce de charges renforçantes, dont au moins 10 pce de noir de carbone de pyrolyse.

Description

PNEUMATIQUE ALLEGE
[0001] La présente invention concerne un pneumatique, à armature de carcasse radiale et plus particulièrement un pneumatique destiné à équiper des véhicules portant de lourdes charges et roulant à vitesse soutenue, tels que, par exemple les camions, tracteurs, remorques ou bus routiers.
[0002] D'une manière générale dans les pneumatiques de type poids-lourds, l'armature de carcasse est ancrée de part et d'autre dans la zone du bourrelet et est surmontée radialement par une armature de sommet constituée d'au moins deux couches, superposées et formées de fils ou câbles parallèles dans chaque couche et croisés d’une couche à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°. Lesdites couches de travail, formant l'armature de travail, peuvent encore être recouvertes d'au moins une couche dite de protection et formée d'éléments de renforcement avantageusement métalliques et extensibles, dits élastiques. Elle peut également comprendre une couche de fils ou câbles métalliques à faible extensibilité faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 45° et 90°, cette nappe, dite de triangulation, étant radialement située entre l'armature de carcasse et la première nappe de sommet dite de travail, formées de fils ou câbles parallèles présentant des angles au plus égaux à 45° en valeur absolue. La nappe de triangulation forme avec au moins ladite nappe de travail une armature triangulée, qui présente, sous les différentes contraintes qu'elle subit, peu de déformations, la nappe de triangulation ayant pour rôle essentiel de reprendre les efforts de compression transversale dont est l'objet l'ensemble des éléments de renforcement dans la zone du sommet du pneumatique.
[0003] Des câbles sont dits inextensibles lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à 10% de la force de rupture un allongement relatif au plus égal à 0,2%.
[0004] Des câbles sont dits élastiques lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à la charge de rupture un allongement relatif au moins égal à 3% avec un module tangent maximum inférieur à 150 GPa. [0005] Des éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement qui font avec la direction circonférentielle des angles compris dans l'intervalle + 2,5°, - 2,5° autour de 0°.
[0006] La direction circonférentielle du pneumatique, ou direction longitudinale, est la direction tangente à la périphérie du pneumatique et définie par la direction de roulement du pneumatique.
[0007] La direction transversale ou axiale du pneumatique est parallèle à l’axe de rotation du pneumatique.
[0008] La direction radiale est une direction coupant l’axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci.
[0009] L’axe de rotation du pneumatique est l’axe autour duquel il tourne en utilisation normale.
[0010] Un plan radial ou méridien est un plan qui contient l’axe de rotation du pneumatique.
[0011] Le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, est un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du pneu et qui divise le pneumatique en deux moitiés.
[0012] On entend par « module d’élasticité » d’un mélange caoutchouteux, un module sécant d’extension à 10 % d'allongement et à température ambiante.
[0013] En ce qui concerne les compositions de caoutchouc, le module sécant d’élasticité à 10 % d'allongement est le module élastique du mélange mesuré lors d’une expérience de traction uniaxiale, à une valeur d’allongement de 0.1 (soit 10% d’allongement, exprimé en pourcentage). On impose une vitesse constante de traction uniaxiale à l’éprouvette, et on mesure son allongement et l’effort. La mesure est réalisée à l’aide d’une machine de traction de type INSTRON, à une température de 23 °C, et une humidité relative de 50% (Norme ISO 23529). Les conditions de mesurage et d’exploitation des résultats pour déterminer l’allongement et la contrainte sont tels que décrits dans la norme NF ISO 37: 2012-03. On détermine la contrainte pour un allongement de 0.1 et on calcule le module sécant d’élasticité à 10 % d'allongement en faisant le rapport de cette valeur de contrainte sur la valeur d’allongement. L’homme du métier saura choisir et adapter les dimensions de l’éprouvette en fonction de la quantité de mélange accessible et disponible en particulier dans le cas de prélèvements d’éprouvette dans un produit fini tel que le pneumatique.
[0014] Certains pneumatiques actuels, dits "routiers", sont destinés à rouler à grande vitesse et sur des trajets de plus en plus longs, du fait de l'amélioration du réseau routier et de la croissance du réseau autoroutier dans le monde. L'ensemble des conditions, sous lesquelles un tel pneumatique est appelé à rouler, permet sans aucun doute un accroissement du nombre de kilomètres parcourus, l'usure du pneumatique étant moindre ; par contre l'endurance de ce dernier et en particulier de l'armature de sommet est pénalisée.
[0015] Il existe en effet des contraintes au niveau de l'armature de sommet et plus particulièrement des contraintes de cisaillement entre les couches de sommet, alliées à une élévation non négligeable de la température de fonctionnement au niveau des extrémités de la couche de sommet axialement la plus courte, qui ont pour conséquence l'apparition et la propagation de fissures de la gomme au niveau desdites extrémités.
[0016] Afin d'améliorer l'endurance de l'armature de sommet du type de pneumatique étudié, des solutions relatives à la structure et qualité des couches et/ou profilés de mélanges caoutchouteux qui sont disposés entre et/ou autour des extrémités de nappes et plus particulièrement des extrémités de la nappe axialement la plus courte ont déjà été apportées.
[0017] Il est notamment connu d’introduire une couche de mélange caoutchouteux entre les extrémités des couches de travail pour créer un découplage entre lesdites extrémités pour limiter les contraintes de cisaillement. De telles couches de découplage doivent toutefois présenter une très bonne cohésion. De telles couches de mélanges caoutchouteux sont par exemple décrites dans la demande de brevet WO 2004/076204.
[0018] Le brevet FR 1 389 428, pour améliorer la résistance à la dégradation des mélanges de caoutchouc situés au voisinage des bords d'armature de sommet, préconise l'utilisation, en combinaison avec une bande de roulement de faible hystérèse, d'un profilé de caoutchouc couvrant au moins les côtés et les bords marginaux de l'armature de sommet et constitué d'un mélange caoutchouteux à faible hystérésis. [0019] Le brevet FR 2 222 232, pour éviter les séparations entre nappes d'armature de sommet, enseigne d'enrober les extrémités de l'armature dans un matelas de caoutchouc, dont la dureté Shore A est différente de celle de la bande de roulement surmontant ladite armature, et plus grande que la dureté Shore A du profilé de mélange caoutchouteux disposé entre les bords de nappes d'armature de sommet et armature de carcasse.
[0020] Les pneumatiques ainsi réalisés permettent effectivement d’améliorer les performances notamment en termes d’endurance.
[0021] Par ailleurs, il est connu pour réaliser des pneumatiques à bande de roulement très large ou bien pour conférer à des pneumatiques d’une dimension donnée des capacités de charges plus importantes d’introduire une couche d’éléments de renforcement circonférentiels. La demande de brevet WO 99/24269 décrit par exemple la présence d’une telle couche d’éléments de renforcement circonférentiels.
[0022] La couche d’éléments de renforcement circonférentiels est usuellement constituée par au moins un câble métallique enroulé pour former une spire dont l’angle de pose par rapport à la direction circonférentielle est inférieur à 2.5°.
[0023] En outre, l’usage de pneumatiques sur des véhicules pour poids-lourds de type « approche chantier » conduit les pneumatiques à subir des chocs lors de roulages sur des sols caillouteux. Ces chocs sont bien entendu néfastes quant aux performances en termes d’endurance.
[0024] Il est encore connu de l’homme du métier d’augmenter le nombre de nappes constituant l’armature sommet pour améliorer l’endurance du pneumatique à l’égard de tels chocs.
[0025] La présence d’une ou plusieurs couches d’éléments de renforcement supplémentaire conduit à une masse plus importante du pneumatique et à des coûts de fabrication des pneumatiques plus importants.
[0026] Il est encore connu du document WO 2017/149222 un pneumatique dont l’armature sommet est allégée en améliorant les propriétés d’endurance du pneumatique à l’égard de tels chocs. Les inventeurs ont toutefois mis en évidence que lors de roulage sur des sols extrêmement sollicitants pour les pneumatiques, les performances en termes d’ endurance de tels pneumatiques pouvaient être dégradées, par exemple dans des conditions de roulage, combinant la vitesse du véhicule, la charge portée par le pneumatique et la nature du sol, particulièrement agressive, notamment au niveau des épaules du pneumatique. Il est en effet possible d’observer une dégradation des performances en termes d’endurance par exemple lors de roulage à vitesse relativement élevée sur des sols de type approche chantier très agressifs pour le pneumatique.
[0027] Les inventeurs se sont ainsi donnés pour mission de fournir des pneumatiques pour véhicules "Poids-Lourds" par exemple de type « approche chantier », dont la masse globale est limitée, et dont les performances d’endurance au regard des chocs subis sur la bande de roulement sont améliorées quelles que soient la nature du sol et les conditions de roulage.
[0028] Ce but est atteint selon l’invention par un pneumatique destiné à être monté sur une jante creuse de type 15° drop center, comprenant une armature de carcasse radiale, ledit pneumatique comprenant une armature de sommet comprenant deux couches de sommet de travail, chacune formée d'éléments de renforcement insérés entre deux couches de calandrage de mélange caoutchouteux croisés d'une couche à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles (al, a2) supérieurs à 8°, lesdits angles al et a2 étant orientés de part et d’autre de la direction circonférentielle, une couche C de mélange caoutchouteux étant disposée entre au moins les extrémités desdites au moins deux couches de sommet de travail, l’armature de sommet étant coiffée radial ement d’une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l’intermédiaire de deux flancs, lesdites deux couches de sommet de travail et ladite au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels étant seules présentes pour constituer l’armature de sommet sur au moins 40% de la largeur axiale de l’armature sommet, les éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus extérieure formant un angle a2 avec la direction circonférentielle supérieur en valeur absolue à l’angle al formé par les éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus intérieure avec la direction circonférentielle, la valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles a2 et al étant supérieure à 4°, l’angle moyen a satisfaisant la relation :
12+13 l*exp(-L/100) < a < 20+164*exp(-L/100), a étant défini par la relation a = Arctan((tan(|al|)*tan(|a2|))1/2), L étant la largeur maximum du pneumatique mesurée selon la direction axiale et exprimée en mm, et le mélange caoutchouteux constituant ladite couche C comprenant une composition comprenant 60 à 80 pce de charges renforçantes, dont au moins 10 pce de noir de carbone de pyrolyse.
[0029] Au sens de l’invention, une jante creuse de type 15° drop center ou jante à seat coincé est une jante monobloc, telle que définie dans l’ETRTO, dont les sièges destinés à recevoir les bourrelets du pneumatique présentent une forme tronconique, l’angle formé avec la direction axiale étant sensiblement équivalant à 15°. Ces sièges sont par ailleurs prolongés par des crochets de jante de hauteur réduite par rapport à des crochets déjantés à bases plates dont les sièges de jante présentent des formes sensiblement cylindriques.
[0030] Par l’expression "partie en poids pour cent parties en poids d’élastomère" (ou pce), il faut entendre, la partie, en masse pour cent parties en masse d’élastomère ou de caoutchouc, les deux termes étant synonymes.
[0031] Dans certains modes de réalisation, la composition comprend de 60 à 80 pce de charges renforçantes, les charges renforçantes étant du noir de carbone de pyrolyse. Il doit alors être compris que la composition comprend comme seules charges renforçantes le noir de carbone de pyrolyse (la composition ne comprend donc pas de charges renforçantes inorganiques et autres charges renforçantes organiques).
[0032] Les charges renforçantes peuvent être telles que décrites ci-après.
[0033] Par « noir de carbone de pyrolyse », on entend au sens de la présente invention un noir de carbone issu d’un procédé de pyrolyse d’un matériau comprenant au moins un polymère carboné et un noir de carbone, ci-après le matériau à pyrolyser par exemple dans le cadre du recyclage d’un tel matériau. L’état physique sous lequel se présente le matériau à pyrolyser est indifférent, que ce soit sous forme de poudre, granulé, bande, ou toute autre forme, à l’état réticulé ou non réticulé.
[0034] Préférentiellement, le matériau à pyrolyser peut être récupéré à partir d’articles manufacturés ou de produits générés durant leur fabrication/production (tels que des sous- produits ou des chutes) ; ces articles manufacturés pouvant être choisis dans le groupe constitué par les pneumatiques, les pneumatiques pleins, les bandes transporteuses industrielles, les courroies de transmissions, les joints en caoutchouc, les tuyaux en caoutchouc, les semelles de chaussure et les essuie-glaces. Plus préférentiellement encore, le noir de carbone de pyrolyse utilisable dans le cadre de la présente invention est un noir de carbone obtenu à partir d’un procédé de pyrolyse dont le matériau à pyrolyser est issu d’articles manufacturés choisis dans le groupe constitué par les pneumatiques et les pneumatiques pleins.
[0035] La pyrolyse dans le cadre de la présente invention signifie tout type de décomposition thermique en l’absence d’oxygène et dont la matière première est le matériau à pyrolyser tel que défini ci-dessus. Les noirs de carbone de pyrolyse se distinguent donc des noirs de carbone dits industriels et/ou de grade ASTM en ce que la matière première carbonée utilisée pour la pyrolyse est un matériau comprenant au moins un polymère carboné et un noir de carbone et non des matériaux issus de coupes pétrolières ou issues du charbon ou encore d’huiles d’origine naturelle.
[0036] Les noirs de carbone de pyrolyse utilisables dans la cadre de la présente invention se distinguent des noirs de carbone connus tels que les noirs de carbone industriels, en particulier les noirs de carbone dit « furnace », notamment par une teneur en cendres plus élevée que celle desdits noirs de carbone dit « furnace ». La teneur en cendres des noirs de carbone dit « furnace » est inférieure à 1% en poids par rapport au poids total du noir de carbone dit « furnace ».
[0037] Préférentiellement, le noir de carbone de pyrolyse utilisable dans le cadre de la présente invention présente une teneur en cendres allant de 5 à 30% en poids, plus préférentiellement inférieure à 25% en poids, plus préférentiellement encore inférieure à 22% en poids, par rapport au poids total du noir de carbone de pyrolyse.
[0038] Préférentiellement, le noir de carbone de pyrolyse utilisable dans le cadre de la présente invention a une teneur en soufre supérieure à 1.5 % en poids, de préférence supérieure à 2 % en poids, et de préférence encore allant de 2,5 à 5% en poids, par rapport au poids total du noir de carbone de pyrolyse.
[0039] La teneur en soufre des noirs de carbone dit « furnace » est inférieure à 1.2 % en poids par rapport au poids total du noir de carbone dit « furnace ». [0040] Préférentiellement, le noir de carbone de pyrolyse utilisable dans le cadre de la présente invention a une teneur en zinc supérieure ou égale à 2 % en poids, de préférence allant de 2,5 à 8% en poids, par rapport au poids total du noir de carbone de pyrolyse.
[0041] La teneur en zinc des noirs de carbone dit « furnace » est quasi-nulle et a fortiori inférieure à 0.5 % en poids par rapport au poids total du noir de carbone dit « furnace ».
[0042] Préférentiellement, le noir de carbone de pyrolyse utilisable dans le cadre de la présente invention présente une surface spécifique STSA mesurée selon la norme ASTM D 6556-2021 comprise dans un domaine allant de 20 à 200 m2/g, plus préférentiellement allant de 30 à 90 m2/g.
[0043] Préférentiellement, le noir de carbone de pyrolyse utilisable dans le cadre de la présente invention présente un volume vide mesurée selon la norme ASTM D7854 (2018) et à une pression de 50 MPa compris dans un domaine allant de 30 à 60 ml/ 100g, plus préférentiellement allant de 35 à 55 ml/100g.
[0044] La teneur en cendres est déterminée par calcination dans des capsules en platine dans un four à moufle à 825°C selon le protocole suivant. Une capsule est préalablement identifiée avant chaque série de mesure et est tarée à 0, 1 mg près et la masse est notée PO. Dans la capsule, on introduit 5 g d’échantillon de noir de carbone de pyrolyse que Ton pèse précisément à 0,1 mg près ; cette masse est notée PL La capsule et son contenu sont pré-calcinés à l’aide d’un bec bunsen jusqu’à apparition des fumées et inflammation du produit. Une fois la combustion complète du produit, la capsule et son contenu sont introduits dans un four à moufle chauffé à 825 °C pendant 1 h. Au bout d’ 1 h, la capsule est sortie du four et immédiatement introduite dans un dessiccateur à température ambiante. Lorsque la capsule et les cendres sont revenues à température ambiante, la capsule est de nouveau pesée pour obtenir la masse P2. Finalement, il est possible d’obtenir le taux de cendres (% cendres) en utilisant la formule ci-dessous :
% cendres 100
[0045] La teneur en zinc dans le noir de carbone de pyrolyse est réalisée après calcination de l’échantillon, puis reprise des cendres dans un milieu acide et dosage par ICP-AES (spectroscopic d'émission atomique à plasma à couplage inductif). Les cendres sont obtenues en réalisant le protocole ci-dessus. On prélève environ exactement 100 mg de cendres (prise d’essai) que l’on introduit dans un tube en PFA (perfluoroalkoxy) pour plaque chauffante HotBlock. On ajoute ensuite 8 mL d’acide chlorhydrique concentré à 37%, 3 mL d’acide nitrique concentré à 65% et 0,5 mL d’acide fluorhydrique à 40%. On ferme le tube avec son bouchon et on chauffe à 130°C pendant 2h. Après refroidissement, le contenu est ensuite transvasé à l’aide d’eau ultrapure dans une fiole jaugée en PTFE (polytétrafluoroéthylène) de 100 mL contenant déjà 2g d’acide borique (pour neutraliser l’acide fluorhydrique). On complète avec de l’eau ultrapure jusqu’au trait de jauge. La solution obtenue est diluée par 100, en prélevant 1 mL dans une fiole de 100 mL en PFTE, contenant préalablement 8 mL d’acide chlorhydrique concentré à 37%, 3 mL d’acide nitrique concentré à 65%, 0,5 mL d’acide fluorhydrique à 40% et 2g d’acide borique. Cette solution diluée est ensuite filtrée sur filtre seringue 0,45 pm GHP avant d’être analysée par spectrométrie d'émission atomique - plasma à couplage inductif (ICP-AES). En amont de l’analyse de la solution diluée, au moins 5 étalons sont analysés par ICP-AES à des concentrations en zinc de 0, 0,5, 1, 2 et 5 mg/L. Ces étalons ont été préparés dans des fioles jaugées de 100 mL, par dilution d’une solution commerciale certifiée à une concentration en zinc de 1 g/L.
[0046] Ces fioles jaugées contiennent au préalable 8 mL d’acide chlorhydrique concentré à 37%, 3 mL d’acide nitrique concentré à 65%, 0,5 mL d’acide fluorhydrique à 40% et 2g d’acide borique. Les solutions étalons sont analysées par ICP-AES à une longueur d’onde de XZn = 202,613 nm. Pour chaque concentration (c) étalon, l’intensité du signal du zinc IZn est reportée sur un graphique IZn = f(c), qui correspond à la droite de calibration (de type y = ax + b). La solution de l’échantillon (solution diluée) de concentration inconnue est ensuite mesurée dans les mêmes conditions que les étalons. L’intensité mesurée est reliée à la concentration grâce à la droite de calibration obtenue précédemment. On obtient ainsi la concentration [c]cendres en % massique directement par le logiciel, car la prise d’essai et le volume ont été préalablement enregistrés. La concentration en zinc dans le noir de pyrolyse [c]noir en % massique est obtenue par l’équation suivante :
B noir = Hcencires * 100 * % Cendres [0047] La détermination du taux de soufre dans les noirs de carbone de pyrolyse est réalisée par four LECO. Les analyseurs de soufre LECO sont conçus pour mesurer, notamment, la teneur en soufre dans des matériaux organiques et/ou inorganiques par combustion et détection infrarouge non dispersive. Avant la réalisation de la mesure du taux de soufre sur l’échantillon, un nettoyage des nacelles et un étalonnage du four sont réalisés. Les nacelles pour four LECO sont préalablement nettoyées : il s’agit d’analyser la nacelle vide, dans les mêmes conditions que les échantillons. La préparation de la courbe de calibration se fait à partir d’un standard commercial appelé « BBOT » dont la pureté est supérieure à 99,99 % et dont la teneur en carbone (C), en hydrogène (H), en azote (N), en oxygène (O) et en soufre (S) est garantie. Cette teneur est la suivante C% : 72,52 ; H% 6,09 ; N% 6,51 ; 0% 7,43 et S% 7,44. On pèse environ exactement 10 ± 3, 20 ± 3 et 40 ± 3 mg de BBOT dans une nacelle. L’ensemble étalon / nacelle est introduit dans le four à combustion, régulé à 1350 C sous oxygène pur. La combinaison de la température du four et du débit d’analyse provoque la combustion de l’échantillon et la libération du soufre et/ou du carbone sous forme de SÛ2(g). Après un temps de 20 s, l'oxygène commence à circuler à travers la « lance » pour accélérer la combustion des matériaux difficiles à brûler. Le soufre et/ou le carbone, sous forme de SÛ2(g), sont entraînés par un flux d’oxygène jusqu’à travers les cellules infrarouges de détection. Le logiciel de l’instrument trace une droite reliant la masse d’étalon introduite et la réponse observée (aire) sur le détecteur. On obtient ainsi une droite de calibration. Après avoir nettoyer soigneusement le matériel de prélèvement, on pèse environ exactement 80 ± 5 mg de noir de carbone de pyrolyse que Ton introduit dans une nacelle pour four LECO.
[0048] L’aire du pic de SO2 observée est reliée à la concentration grâce à la droite de calibration. Le logiciel de l’instrument calcule ensuite grâce à la masse d’échantillon introduit dans la nacelle le % massique de soufre dans l’échantillon.
[0049] Des noirs de carbone de pyrolyse sont commercialisés par exemple par la société BlackBear sous la référence « BBCT30 » ou par la société Scandinavian Enviro Systems sous la référence « P550 ».
[0050] La largeur maximum du pneumatique L est mesurée sur un pneumatique monté sur sa jante nominale et gonflé à sa pression nominale, selon l’ETRTO, et est exprimée en millimètres. [0051] Les angles al et a2, exprimés en degré, sont mesurés sur une coupe du pneumatique. Les mesures d’angles sont selon l’invention réalisées au niveau du plan médian circonférentiel.
[0052] La couche C de mélange caoutchouteux permet d’obtenir un découplage desdites couches de sommet de travail afin de répartir les contraintes de cisaillement sur une plus grande épaisseur.
[0053] Au sens de l’invention, des couches de sommet de travail sont dites couplées si les éléments de renforcement respectifs de chacune des couches sont séparés radialement d'une distance inférieure au diamètre moyen du cercle circonscrit aux éléments de renforcement, ladite épaisseur de caoutchouc étant mesurée radialement entre les génératrices respectivement radialement supérieure et inférieure desdits éléments de renforcement.
[0054] Le diamètre moyen du cercle circonscrit aux éléments de renforcement est défini comme étant le diamètre moyen des cercles circonscrits aux éléments de renforcement de chacune des couches de sommet de travail.
[0055] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la couche C de mélange caoutchouteux est un mélange élastomérique à base de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4 et éventuellement d'au moins un autre élastomère diénique, le caoutchouc naturel ou le polyisoprène synthétique en cas de coupage étant présent à un taux majoritaire par rapport au taux de l'autre ou des autres élastomères diéniques utilisés.
[0056] Parmi les élastomères diéniques pouvant être utilisés en coupage avec le caoutchouc naturel ou un polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4, on peut citer un polybutadiène (BR) de préférence à majorité d'enchaînements cis-1,4, un copolymère styrène-butadiène (SBR) solution ou émulsion, un copolymère butadiène- isoprène (BIR) ou bien encore un terpolymère styrène-butadiène-isoprène (SBIR). Ces élastomères peuvent être des élastomères modifiés en cours de polymérisation ou après polymérisation au moyen d'agents de ramification comme un divinylbenzène ou d'agents d'étoilage tels que des carbonates, des halogénoétains, des halogénosiliciums ou bien encore au moyen d'agents de fonctionnalisation conduisant à un greffage sur la chaîne ou en bout de chaîne de fonctions oxygénées carbonyle, carboxyle ou bien d'une fonction amine comme par exemple par action de la diméthyl ou de la diéthylamino benzophénone. Dans le cas de coupages de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4 avec un ou plusieurs des élastomères diéniques, mentionnés ci- dessus, le caoutchouc naturel ou le polyisoprène synthétique est utilisé de préférence à un taux majoritaire et plus préférentiellement à un taux supérieur à 70 pce.
[0057] De préférence également, la couche C de mélange caoutchouteux, outre le noir de carbone de pyrolyse, comprend une charge renforçante constituée : a) soit par du noir de carbone employé à un taux compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce, b) soit par une charge blanche de type silice et/ou alumine comportant des fonctions de surface SiOH et/ou A10H choisie dans le groupe formé par les silices précipitées ou pyrogénées, les alumines ou les aluminosilicates ou bien encore les noirs de carbone modifiés en cours ou après la synthèse de surface spécifique BET comprise entre 30 et 260 m2/g employée à un taux compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce, c) soit par un coupage de noir de carbone décrit en (a) et une charge blanche décrite en (b), dans lequel le taux global de charge est compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce.
[0058] La mesure de surface spécifique BET est effectuée selon la méthode de BR.UNAUER, EMMET et TELLER décrite dans "The Journal of the American Chemical Society», vol. 60, page 309, février 1938, correspondant à la norme NFT 45007 de novembre 1987.
[0059] Dans le cas d'utilisation de charge claire ou charge blanche, il est nécessaire d'utiliser un agent de couplage et/ou de recouvrement choisi parmi les agents connus de l'homme de l'art. Comme exemples d'agents de couplage préférentiel, on peut citer les alcoxy silanes sulfurés du type poly sulfure de bis-(3-trialcoxysilylpropyle), et parmi ceux- ci notamment le tétrasulfure de bis-(3-triéthoxysilylpropyle) commercialisé par la Société DEGUSSA sous les dénominations Si69 pour le produit liquide pur et X50S pour le produit solide (coupage 50/50 en poids avec du noir N330). Comme exemples d'agents de recouvrement on peut citer un alcool gras, un alkylalcoxysilane tel qu'un hexadécyltriméthoxy ou triéthoxysilane respectivement commercialisés par la Société DEGUSSA sous les dénominations Sil 16 et Si216, la diphénylguanidine, un polyéthylène glycol, une huile silicone éventuellement modifié au moyen des fonctions OH ou alcoxy. L'agent de recouvrement et/ou de couplage est utilisé dans un rapport pondéral par rapport à la charge > à 1/100 et < à 20/100, et préférentiellement compris entre 2/100 et 15/100 lorsque la charge claire représente la totalité de la charge renforçante et compris entre 1/100 et 20/100 lorsque la charge renforçante est constituée par un coupage de noir de carbone et de charge claire.
[0060] Comme autres exemples de charges renforçantes ayant la morphologie et les fonctions de surface SiOH et/ou A10H des matières de type silice et/ou alumine précédemment décrites et pouvant être utilisées selon l'invention en remplacement partiel ou total de celles-ci, on peut citer les noirs de carbone modifiés soit au cours de la synthèse par addition à l'huile d'alimentation du four d'un composé du silicium et/ou d'aluminium soit après la synthèse en ajoutant, à une suspension aqueuse de noir de carbone dans une solution de silicate et/ou d'aluminate de sodium, un acide de façon à recouvrir au moins partiellement la surface du noir de carbone de fonctions SiOH et/ou A1OH. Comme exemples non limitatifs de ce type de charges carbonées avec en surface des fonctions SiOH et/ou A1OH, on peut citer les charges type CSDP décrites dans la Conférence N° 24 du Meeting ACS, Rubber Division, Anaheim, Californie, 6-9 mai 1997 ainsi que celles de la demande de brevet EP-A-0 799 854.
[0061] Lorsqu'une charge claire est utilisée comme seule charge renforçante, les propriétés d'hystérèse et de cohésion sont obtenues en utilisant une silice précipitée ou pyrogénée, ou bien une alumine précipitée ou bien encore un aluminosilicate de surface spécifique BET comprise entre 30 et 260 m2/g. Comme exemples non limitatifs de ce type de charge, on peut citer les silices KS404 de la Société Akzo, Ultrasil VN2 ou VN3 et BV3370GR de la Société Degussa, Zeopol 8745 de la Société Huber, Zeosil 175MP ou Zeosil 1165MP de la société Rhodia, HI-SIL 2000 de la Société PPG etc...
[0062] Les résultats obtenus avec des pneumatiques conformes à l’invention ont effectivement mis en évidence que les performances en termes d’endurance peuvent être améliorées, l’armature sommet du pneumatique étant allégée, quelles que soient la nature du sol et les conditions de roulage. L’allègement de l’armature sommet du pneumatique s’ accompagne par ailleurs d’une simplification de fabrication et d’une diminution des coûts de fabrication.
[0063] Contre toute attente, les résultats ont effectivement mis en évidence que les pneumatiques selon l’invention peuvent être allégés en diminuant le nombre de couches constitutives de l’armature sommet tout en améliorant les propriétés d’endurance du sommet du pneumatique notamment à l’égard de chocs apparaissant sur le bord de la bande de roulement, notamment au niveau des épaules du pneumatique, quelles que soient la nature du sol et les conditions de roulage.
[0064] Il est en effet connu de l’homme du métier que pour améliorer les performances d’endurance de l’armature sommet d’un pneumatique à l’égard de ce type de chocs, il est usuel d’augmenter le nombre de couches d’éléments de renforcement ainsi que d’augmenter la rigidité du mélange utilisé pour découpler les extrémités des couches d’éléments de renforcement.
[0065] Les inventeurs pensent interpréter ces résultats du fait de l’angle formé avec la direction circonférentielle par les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus intérieure qui est plus petit en valeur absolue que celui formé par les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus extérieure et par la présence de noir de pyrolyse utilisé comme charge au sein de la couche C. Ils ont constaté que l’angle plus petit des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus intérieure semble entraîner un retard dans la prise de tension par les éléments de renforcement lors d’un tel choc. Par ailleurs, les inventeurs ont su mettre en évidence que la présence de noir de pyrolyse dans le mélange caoutchouteux constitutif de la couche C confère à celle-ci des valeurs d’allongement à rupture plus élevées qu’avec des mélanges plus usuels. Usuellement, lors de chocs comparables à ceux observés lors d’un roulage sur sol caillouteux, impactant plus spécifiquement les épaules du pneumatique, la rupture d’éléments de renforcement si elle intervient s’observe sur la couche radialement la plus intérieure et plus spécifiquement au nveau de ses extrémités. Ces constats semblent indiquer que face à ce type d’agressions, la différence d’angles des éléments de renforcement entre les deux couches de sommet de travail associée à la présence de noir de pyrolyse dans le mélange caoutchouteux constitutif de la couche C permettent d’améliorer les performances d’endurance du pneumatique tout en diminuant le nombre de couches de l’armature de sommet. [0066] L’utilisation de noir de pyrolyse dans la couche C conduit toutefois à diminuer la rigidité de cette couche C de mélange caoutchouteux. Cette plus faible rigidité en comparaison de mélanges plus usuels est encore un facteur non favorable pour l’endurance de cette couche de sommet de travail radialement la plus intérieure lors de fortes sollicitations telles que des roulages à vitesse soutenue.
[0067] Les conceptions de pneumatiques plus usuelles prévoient effectivement des couches de mélange caoutchouteux disposées entre les extrémités des couches de sommet de travail avec des modules sécants d’élasticité à 10 % d'allongement supérieurs à 8.5 MPa, notamment pour permettre de limiter les contraintes de cisaillement entre les extrémités des couches de sommet de travail, les rigidités circonférentielles desdites couches de sommet de travail étant très faibles à leur extrémité. De tels modules qui le plus souvent sont même supérieurs à 9 MPa permettent d’éviter les amorces et la propagation de fissuration dans les mélanges caoutchouteux aux extrémités desdites couches de sommet de travail et plus particulièrement à l’extrémité de la couche de travail la plus étroite.
[0068] Les mélanges à base de noir de pyrolyse, moins rigides, de la couche C contribuent à limiter les élévations de température générées lorsqu’ils sont soumis à des contraintes de cisaillements.
[0069] Par ailleurs, l’allègement de l’armature de sommet conduit à une diminution de l’épaisseur globale du sommet du pneumatique. Les inventeurs ont encore ainsi su mettre en évidence que lors de roulage à vitesse soutenue, en comparaison de pneumatiques de conception plus usuelle, la température du sommet du pneumatique est inférieure.
[0070] Les inventeurs ont encore su mettre en évidence que la cohésion de la couche C conforme à l’invention reste satisfaisante.
[0071] Au sens de l’invention, un mélange caoutchouteux cohésif est un mélange caoutchouteux notamment robuste à la fissuration. La cohésion d’un mélange est ainsi évaluée par un test de fissuration en fatigue réalisé sur une éprouvette « PS » (pure shear). Il consiste à déterminer, après entaillage de l’éprouvette, la vitesse de propagation de fissure « Vp » (nm/cycle) en fonction du taux de restitution d’énergie « E » (J/m2). Le domaine expérimental couvert par la mesure est compris dans la plage -20°C et +150°C en température, avec une atmosphère d’air ou d’azote. La sollicitation de l’éprouvette est un déplacement dynamique imposé d’amplitude comprise entre 0.1mm et 10mm sous forme de sollicitation de type impulsionnel (signal « haversine » tangent) avec un temps de repos égal à la durée de l’impulsion ; la fréquence du signal est de l’ordre de 10Hz en moyenne.
[0072] La mesure comprend 3 parties :
• Une accommodation de l’éprouvette « PS », de 1000 cycles à 27% de déformation.
• une caractérisation énergétique pour déterminer la loi « E » = f (déformation). Le taux de restitution d'énergie « E » est égal à W0*h0, avec W0 = énergie fournie au matériau par cycle et par unité de volume et hO = hauteur initiale de l'éprouvette. L’exploitation des acquisitions « force / déplacement » donne ainsi la relation entre « E » et l’amplitude de la sollicitation.
• La mesure de fissuration, après entaillage de l’éprouvette « PS ». Les informations recueillies conduisent à déterminer la vitesse de propagation de la fissure « Vp » en fonction du niveau de sollicitation imposé « E ».
[0073] Les inventeurs ont notamment mis en évidence que l’allègement de l’armature sommet associée aux mélanges à base de noir de pyrolyse, moins rigides, de la couche C contribuent à une moindre évolution de la cohésion de la couche C. En effet, les conceptions de pneumatiques plus usuelles comportant notamment des couches de mélange caoutchouteux disposées entre les extrémités des couches de sommet de travail avec des modules sécants d’élasticité à 10 % d'allongement supérieurs à 8.5 MPa, conduisent à une évolution de la cohésion desdites couches de mélange caoutchouteux disposées entre les extrémités des couches de sommet de travail, celle-ci tendant à s’affaiblir. Les inventeurs constatent que l’allègement de l’armature sommet associée aux mélanges à base de noir de pyrolyse, moins rigides, de la couche C limitent les augmentations de température et conduisent à une faible évolution de la cohésion de la couche C. Les inventeurs considèrent ainsi que la cohésion de la couche C, plus faible que ce qui existe dans les conceptions de pneumatiques plus usuelles, est satisfaisante dans la conception du pneumatique selon l’invention.
[0074] L’association de l’armature de sommet allégée telle que décrite selon l’invention avec des mélanges de la couche C à base de noir de pyrolyse et de plus faible rigidité qui semblent pouvoir compromettre les propriétés d’endurance du pneumatique dans des conditions extrêmes d’utilisation conduit en fait à une conservation, voire une amélioration, de la performance d’endurance du pneumatique. Les inventeurs pensent interpréter ce résultat par des effets cumulés sur la température du sommet du pneumatique, d’une part de la conception allégée de l’armature sommet et d’autre part de la présence de mélanges de la couche C à base de noir de pyrolyse, moins rigides, la combinaison de ces éléments semblant inverser les effets attendus en termes d’endurance.
[0075] De préférence, l’épaisseur de la couche C de mélange caoutchouteux, mesurée à l'extrémité de la couche de sommet de travail la moins large des deux couches de sommet de travail considérées, sera préférentiellement comprise entre 30 % et 80 % de l'épaisseur globale de mélange caoutchouteux entre génératrices de câbles respectivement des deux couches de sommet de travail: une épaisseur inférieure à 30 % ne permettant pas d'obtenir des résultats probants, et une épaisseur supérieure à 80 % étant inutile vis à vis de l'amélioration à la résistance à la séparation entre couches et désavantageux du point de vue coût.
[0076] De préférence encore, la largeur axiale D de la couche de mélange caoutchouteux C comprise entre l’extrémité axial ement la plus à l’intérieure de ladite couche de mélange caoutchouteux C et l’extrémité de la couche de sommet de travail axialement la moins large est telle que :
3.(|)2 < D < 25 ,(|)2 avec (|)2, diamètre des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail axialement la moins large. Une telle relation définit une zone d’engagement entre la couche de mélange caoutchouteux C et la couche de sommet de travail axialement la moins large. Un tel engagement en dessous d’une valeur égale à trois fois le diamètre des éléments de renforcement de la couche de travail axialement la moins large peut ne pas être suffisant pour obtenir un découplage des couches de sommet de travail pour notamment obtenir une atténuation des sollicitations en extrémité de la couche de sommet de travail axialement la moins large. Une valeur de cet engagement supérieure à vingt fois le diamètre des éléments de renforcement de la couche de travail axialement la moins large peut conduire à une diminution trop importante de la rigidité de dérive de l’armature de sommet du pneumatique. [0077] De préférence, la largeur axiale D de la couche de mélange caoutchouteux C comprise entre l’extrémité axialement la plus à l’intérieure de ladite couche de mélange caoutchouteux C et l’extrémité de la couche de sommet de travail axialement la moins large est supérieure à 5 mm.
[0078] L’invention prévoit encore de préférence que l’épaisseur de la couche de mélange caoutchouteux C, à l’extrémité axialement extérieure de la couche de sommet de travail axialement la moins large, présente une épaisseur telle que la distance radiale d entre les deux couches de sommet de travail, séparées par la couche de mélange caoutchouteux C, vérifie la relation :
3/5.(|)2 < d < 5.(|)2 avec (|)2, diamètre des éléments de renforcement de la nappe de sommet de travail axialement la moins large.
[0079] La distance d est mesurée de câble à câble, c’est-à-dire entre le câble d’une première couche de travail et le câble d’une seconde couche de travail. En d’autres termes, cette distance d englobe l’épaisseur de la couche de mélange caoutchouteux C et les épaisseurs respectives des mélanges caoutchouteux de calandrage, radialement extérieure aux câbles de la couche de travail radialement intérieure et radialement intérieure aux câbles de la couche de travail radialement extérieure.
[0080] Les différentes mesures d’épaisseur sont effectuées sur une coupe méridienne d’un pneumatique, le pneumatique étant donc dans un état non gonflé.
[0081] Avantageusement selon l’invention, le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail radialement la plus extérieure est inférieur à 1/6, et dans lequel :
FR2 est la force rupture en extension uniaxiale de chacun des câbles de la couche de travail radialement la plus extérieure,
F2 = p2 * Te * [(tan(|al|)/(tan(|al|)+tan(|a2|))) / cos2(|a2|) + CF], avec
Te = 0.078 * P * Rs* (l-(Rs2-RL2)/(2*Rt*Rs)),
P : la pression de gonflage nominale du pneumatique selon l’ETRTO,
CF = 0.00035 *(min((L-80) / sin(|ocl |), (L-80) / sin(|cx2|), 480)-480), P2 : le pas de pose des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus extérieure, mesuré perpendiculairement aux éléments de renforcement au niveau du plan médian circonférentiel,
Rs = Re - Es,
Re : rayon extérieur du pneumatique mesuré au point radialement le plus extérieur sur la surface de la bande de roulement du pneumatique, ladite surface étant extrapolée pour combler les éventuels creux,
Es : distance radiale entre le point radialement le plus à l’extérieur du pneumatique et sa projection orthogonale sur la face radialement extérieure d’un élément de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus intérieure,
RL : moyenne des rayons des points axialement les plus à l’extérieur de la partie principale de la couche d’armature de carcasse de chaque côté du pneumatique,
Rt : le rayon du cercle passant par trois points situés sur la surface extérieure de la bande de roulement en dehors des creux, définis à partir d’une extrémité d’épaulement à des distances axiales respectives égales à 14, 14 et 3/4 de la largeur axiale de la bande de roulement.
[0082] L’épaisseur Es et le pas p2 sont mesurés sur une coupe du pneumatique et sont exprimés en millimètres.
[0083] La coupe méridienne du pneumatique est définie conformément à l’invention telle que les barycentres des tringles forment une droite orientée axialement, lesdits barycentres étant distants l’un de l’autre d’une distance égale à la largeur de la jante nominale J augmentée de 20 mm et diminuée de deux fois la distance mesurée axialement entre un barycentre d’une tringle et un point de la surface extérieure du pneumatique.
[0084] Les inventeurs font encore le constat que le choix de la valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles précités al et a2 associé à l’angle moyen a et au ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 tels que définis selon cette réalisation avantageuse de l’invention peuvent permettre d’éliminer la couche de protection usuellement mise en place radialement à l’extérieur des autres couches de l’armature de sommet. Une telle couche est habituellement présente pour être sacrifiée en cas d’agressions du pneumatique de type coupures pouvant venir altérer l’intégrité d’éléments de renforcement métalliques par des phénomènes de corrosion associés à la fatigue desdits éléments de renforcement. Les inventeurs font effectivement le constat que les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus extérieure, d’un pneumatique selon l’invention, sont moins sollicités lors du gonflage du pneumatique ou bien lors de son utilisation en roulage normal que les éléments de renforcement d’une couche de sommet de travail radialement la plus extérieure d’un pneumatique plus usuel ; un tel pneumatique plus usuel présente des différences d’angles en valeur absolue entre les éléments de renforcement des différentes couches de travail plus petites, un angle des éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus intérieure supérieur ou égal en valeur absolue à celui des éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus extérieure et un ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 plus important. Les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus extérieure d’un pneumatique selon l’invention présentent ainsi des propriétés d’endurance bien supérieures à ceux d’un pneumatique plus usuel ; les inventeurs font ainsi le constat que la suppression de la couche de protection est rendue possible et permet de contribuer à l’allègement du pneumatique et la limitation des montées en température dans la zone du sommet de pneumatique.
[0085] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, la valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles a2 et al est supérieure ou égale à 10° et de préférence supérieure à 14°. Selon ce mode de réalisation, et conformément aux interprétations données ci-dessus, il va être possible d’améliorer encore les performances d’endurance des éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus extérieure et/ou améliorer encore les performances du pneumatique à l’égard de chocs tels que ceux subis lors de roulage sur des sols caillouteux.
[0086] De préférence, la valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles a2 et al est inférieure à 25° et de préférence encore inférieure à 20°. Au-delà de ces valeurs, le pneumatique serait susceptible de présenter des usures irrégulières dans certaines conditions d’utilisation.
[0087] Avantageusement encore selon l’invention, le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail radialement la plus extérieure est inférieur à 1/8. Un tel ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 contribue encore à améliorer les performances d’endurance des éléments de renforcement de la couche de travail radialement la plus extérieure lors de l’utilisation du pneumatique.
[0088] De préférence selon l’invention, le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F1/FR1 de la couche de travail radialement la plus intérieure est inférieur à 1/3, dans lequel :
FRI est la force rupture en extension uniaxiale de chacun des câbles de la couche de travail radialement la plus intérieure,
Fl = pi * Te * [(tan(|a2|)/(tan(|al|)+tan(|oc2|))) / cos2(|al|) + CF], avec pi : le pas de pose des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus intérieure, mesuré perpendiculairement aux éléments de renforcement au niveau du plan médian circonférentiel.
[0089] De préférence encore, le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F1/FR1 de la couche de travail radialement la plus intérieure est au moins 30 % supérieur au ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail radialement la plus extérieure.
[0090] Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, la couche de sommet de travail axial ement la plus large est radialement à l’intérieur des autres couches de sommet de travail.
[0091] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, optimisant l’amincissement du sommet du pneumatique, les deux couches de sommet de travail sont seules présentes pour constituer l’armature de sommet sur la totalité de la largeur axiale de l’armature sommet.
[0092] Selon une variante de réalisation de l’invention, au moins une couche de calandrage d'au moins une couche de sommet de travail est constituée d’un mélange caoutchouteux comportant une composition comprenant 60 à 80 pce de charges renforçantes, dont au moins 10 pce de noir de carbone de pyrolyse.
[0093] Selon un mode de réalisation préféré de cette variante de l’invention, le mélange caoutchouteux des couches de calandrage desdites deux couches de sommet de travail comporte une composition comprenant 60 à 80 pce de charges renforçantes, dont au moins 10 pce de noir de carbone de pyrolyse.
[0094] Habituellement, les modules sécants d’élasticité à 10 % d'allongement des couches de calandrage des couches de sommet de travail sont supérieurs à 10 MPa. De tels modules d’élasticité sont requis pour permettre de limiter les mises en compression des éléments de renforcement des couches de sommet de travail notamment lorsque le véhicule suit un parcours sinueux, lors de manœuvres sur les parkings ou bien lors du passage de ronds-points. En effet, les cisaillements selon la direction axiale qui s’opèrent sur la bande de roulement dans la zone de la surface de contact avec le sol conduisent à la mise en compression des éléments de renforcement d’une couche de sommet de travail.
[0095] Les inventeurs font ainsi encore le constat que les mélanges caoutchouteux à base de noir de pyrolyse des calandrages des couches de sommet de travail associés aux mélanges de la couche C, conforme à l’invention et à la conception allégée de l’armature sommet selon cette variante de réalisation de l’invention conduisent à une conservation, voire une amélioration, de la performance d’endurance du pneumatique de manière encore plus marquée.
[0096] Selon un mode de réalisation préféré de cette variante de l’invention, ladite au moins une couche de calandrage d’au moins une couche de sommet de travail est un mélange élastomérique à base de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4 et éventuellement d'au moins un autre élastomère diénique, le caoutchouc naturel ou le polyisoprène synthétique en cas de coupage étant présent à un taux majoritaire par rapport au taux de l'autre ou des autres élastomères diéniques utilisés.
[0097] De préférence également, ladite au moins une couche de calandrage d’au moins une couche de sommet de travail, outre le noir de carbone de pyrolyse, comprend une charge renforçante constituée : a) soit par du noir de carbone employé à un taux compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce, b) soit par une charge blanche de type silice et/ou alumine comportant des fonctions de surface SiOH et/ou A1OH choisie dans le groupe formé par les silices précipitées ou pyrogénées, les alumines ou les aluminosilicates ou bien encore les noirs de carbone modifiés en cours ou après la synthèse de surface spécifique BET comprise entre 30 et 260 m2/g employée à un taux compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce, c) soit par un coupage de noir de carbone décrit en (a) et une charge blanche décrite en (b), dans lequel le taux global de charge est compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce.
[0098] Selon un mode de réalisation de l’invention, le mélange élastomérique constitutif de ladite au moins une couche de calandrage d'au moins une couche de sommet de travail est identique au mélange élastomérique de la couche C, disposée entre au moins les extrémités desdites deux couches de sommet de travail.
[0099] Les éléments métalliques sont préférentiellement des câbles d'acier.
[00100] Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, les éléments de renforcement des couches de sommet de travail sont des câbles métalliques inextensibles.
[00101] D’autres détails et caractéristiques avantageux de l’invention ressortiront ci- après de la description des exemples de réalisation de l’invention en référence à la figure qui représente une vue méridienne d’un schéma d’un pneumatique selon un mode de réalisation de l’invention.
[00102] La figure n’est pas représentée à l’échelle pour en simplifier la compréhension. La figure ne représente qu’une demi-vue d’un pneumatique qui se prolonge de manière symétrique par rapport à l’axe XX’ qui représente le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, d’un pneumatique.
[00103] Sur la figure, le pneumatique 1 est de dimension 275/80 R 22.5. Ledit pneumatique 1 comprend une armature de carcasse radiale 2 ancrée dans deux bourrelets, non représentés sur la figure. L’armature de carcasse est formée d'une seule couche de câbles métalliques. Cette armature de carcasse 2 est frettée par une armature de sommet 4, formée radialement de l'intérieur à l'extérieur : d'une première couche de travail 41 formée de câbles métalliques orientés d'un angle égal à 18°, d’une seconde couche de travail 42 formée de câbles métalliques orientés d'un angle égal à 30° et croisés avec les câbles métalliques de la couche 41, les câbles de chacune des couches de travail 41, 42 étant orientés de part et d’autre de la direction circonférentielle.
[00104] Les câbles métalliques constituant les éléments de renforcement des deux couches de travail sont des câbles de formule 9.35. Ils sont répartis dans chacune des couches de travail avec une distance entre les éléments de renforcement, mesurée selon la normale à la direction de la ligne moyenne du câble égale à 2 mm.
[00105] L’armature de sommet est elle-même coiffée d’une bande de roulement 5.
[00106] Le pneumatique est gonflé à une pression de 8.5 bars.
[00107] La largeur axiale L41 de la première couche de travail 41 est égale à 220 mm.
[00108] La largeur axiale L42 de la deuxième couche de travail 42 est égale à 200 mm.
[00109] La largeur axiale de la bande de roulement Ls est égale à 215 mm.
[00110] La largeur axiale maximale L est égale à 302 mm.
[00111] Conformément à l’invention, une première couche de mélange caoutchouteux C vient découpler les extrémités des couches de sommet de travail 41 et 42.
[00112] La zone d’engagement de la couche C entre les deux couches de sommet de travail 41 et 42 est définie par son épaisseur ou plus précisément la distance radiale d entre l’extrémité de la couche 42 et la couche 41 et par la largeur axiale D de la couche C comprise entre l’extrémité axial ement intérieure de ladite couche C et l’extrémité de la couche de sommet de travail 42 radialement extérieure. La distance radiale d est égale à 2.8 mm soit environ 2.1 fois le diamètre (|)2 des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail 42, le diamètre (|)2 étant égal à 1.35 mm. La distance axiale D est égale à 19 mm, soit environ 14 fois le diamètre (|)2 des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail 42. [00113] La masse cumulée des deux couches de travail 41, 42 et de la couche d’éléments de renforcement circonférentiels 43, comprenant la masse des câbles métalliques et des mélanges de calandrage, se monte ainsi à 10.1 Kg.
[00114] Conformément à l’invention, la couche C est constituée d’un mélange élastomérique comportant un noir de pyrolyse.
[00115] La différence entre les angles formés par les câbles de la première couche de sommet de travail avec la direction circonférentielle et ceux des câbles de la deuxième couche de sommet de travail est égale à 12°.
[00116] L’angle moyen est égal à 23.4° et est bien compris entre 20.4° et 28.0°.
[00117] La valeur mesurée de Re est égale à 541.7 mm.
[00118] La valeur mesurée de Es est égale à 22.3 mm.
[00119] La valeur moyenne RL des rayons mesurés est égale à 410 mm.
[00120] La valeur Rt déterminée sur le pneumatique est égale à 900 mm.
[00121] La valeur calculée de Te est égale à 362 N/mm.
[00122] La valeur calculée de CF est égale à -0.01.
[00123] La valeur de Fl est égale à 514.4 N.
[00124] La valeur de F2 est égale à 311.2 N.
[00125] Les forces ruptures des éléments de renforcement des couches de sommet de travail FRI et FR2 sont égales à 2600 N.
[00126] Le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 est égal à 12 %.
[00127] Le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F1/FR1 est égal à 19.8 %.
[00128] Le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F1/FR1 est 65 % supérieur au ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2. [00129] Différents pneumatiques selon l’invention sont comparés à différents pneumatiques de référence de même dimension.
[00130] Des premiers pneumatiques II selon l’invention comportent une couche C constituée du mélange 1 et des couches de calandrages constituées du mélange RI . [00131] Des deuxièmes pneumatiques 12 selon l’invention comportent une couche C et des couches de calandrages constituées du mélange 1.
[00132] Des premiers pneumatiques de référence Tl diffèrent des pneumatiques II selon l’invention par la nature des mélanges de la couche C, celles-ci étant constituées du mélange RI . [00133] Les différents mélanges utilisés sont listés ci-après, en exprimant pour chacun le module sécant d’élasticité à 10 % d'allongement, l’allongement à rupture.
[00134] Les valeurs des constituants sont exprimées en pce (parties en poids pour cent parties d’élastomères. [00135] Le noir de carbone de pyrolyse, noir RCB, contient 20% de cendre, 1.8% de soufre et 4.5 % de zinc.
[00136] Le noir de carbone N347 contient 0.5% de cendre, 1% de soufre et 0% de zinc.
[00137] Les teneurs des différents constituants, autre que le noir de carbone sont adaptées selon les connaissances de l’homme du métier dans le mélange II pour obtenir des conditions de températures et temps de cuisson semblables pour les différents pneumatiques et être en mesure de comparer les propriétés des pneumatiques.
[00138] Des deuxièmes pneumatiques de référence T2 diffèrent des pneumatiques de référence Tl par une armature de sommet formée radial ement de l'intérieur à l'extérieur : d’une couche de triangulation, constituée de deux demi nappes, formée de câbles métalliques inextensibles 9.28 non frettés, orientés d'un angle égal à 65°, d'une première couche de travail formée de câbles métalliques orientés d'un angle égal à 26°, d’une seconde couche de travail formée de câbles métalliques orientés d'un angle égal à 18° et croisés aux câbles métalliques de la première couche de travail, les câbles de chacune des couches de travail étant orientés de part et d’autre de la direction circonférentielle, d’une couche de protection formée de câbles métalliques élastiques 6.35.
[00139] Les câbles métalliques des deux couches de travail sont des câbles de formule 9.35. Ils sont répartis dans chacune des couches de travail avec une distance entre les éléments de renforcement, mesurée selon la normale à la direction de la ligne moyenne du câble égale à 2 mm.
[00140] Le pneumatique de référence T2 est gonflé à une pression de 8.5 bars.
[00141] La largeur axiale globale de la couche triangulation est égale à 180 mm, chacune des demi nappes présentant une largeur égale à 60 mm.
[00142] La largeur axiale de la première couche de travail est égale à 220 mm.
[00143] La largeur axiale de la deuxième couche de travail est égale à 200 mm. [00144] La largeur axiale de la couche de protection est égale à 136 mm.
[00145] La masse cumulée des couches de travail, de la couche de protection et de la couche de triangulation des pneumatiques de référence T2, comprenant la masse des câbles métalliques et des mélanges de calandrage, se monte à 10.0 Kg.
[00146] La masse du pneumatique de référence est de 62.9 Kg
[00147] La valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles formés par les câbles de la première couche de sommet de travail avec la direction circonférentielle et ceux des câbles de la deuxième couche de sommet de travail est égale à 8°.
[00148] L’angle moyen est égal à 21.7°.
[00149] La valeur de Fl est égale à 320 N.
[00150] La valeur de F2 est égale à 392 N.
[00151] Les valeurs Fl et F2 sont obtenues par une simulation éléments finis, le nombre élevés de nappes de renforcement dans le sommet ne permettant pas l’utilisation d’un modèle analytique simple.
[00152] Les forces ruptures des éléments de renforcement des couches de sommet de travail FRI et FR2 sont égales à 2600 N.
[00153] Le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 est égal à 15.1 %.
[00154] Le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F 1/FR1 est égal à 12.3 %.
[00155] Le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F1/FR1 est 22.7 % inférieur au ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2.
[00156] Des premiers essais d’endurance, particulièrement sollicitant thermiquement, ont été réalisés sur une machine de test imposant à chacun des pneumatiques un roulage ligne droite à une vitesse égale à l’indice de vitesse maximum prescrit pour ledit pneumatique (speed index) sous une charge initiale de 4000 Kg progressivement augmentée pour réduire la durée du test. [00157] D’autres essais d’endurance, particulièrement sollicitant mécaniquement, ont été réalisés sur une machine de tests imposant de façon cyclique un effort transversal et une surcharge dynamique aux pneumatiques. Les essais ont été réalisés pour les pneumatiques selon l’invention avec des conditions identiques à celles appliquées aux pneumatiques de référence.
[00158] Les essais ainsi réalisés ont montré que les distances parcourues lors de chacun de ces tests sont sensiblement identiques pour les pneumatiques selon l’invention et les pneumatiques de référence.
[00159] Des tests visant à caractériser la résistance à la rupture d’une armature de sommet de pneumatique soumise à des chocs ont également été réalisés. Ces tests consistent à faire rouler un pneumatique, gonflé à une pression recommandée et soumis à une charge recommandée, sur un obstacle ou indenteur cylindrique de diamètre égal à 1.5 pouce, soit 38.1 mm, à tête hémisphérique, et d’une hauteur déterminée. La trajectoire du pneumatique est ajustée de manière à ce que l’axe de l’obstacle corresponde à la position de l’une des nervures axialement la plus extérieure sur la bande de roulement. La résistance à la rupture est caractérisée par la hauteur critique de l’indenteur, c’est-à-dire la hauteur maximale de l’indenteur entraînant une rupture totale de l’armature de sommet, c’est-à-dire de la rupture de toutes les couches de sommet. Les valeurs expriment l’énergie nécessaire pour obtenir la rupture du bloc sommet. Les valeurs sont exprimées à partir d’une base 100 correspondant à la valeur mesurée pour le pneumatique de référence T2.
[00160] Ces résultats montrent que malgré un allégement du pneumatique, notamment par une diminution de la masse de son armature sommet, l’énergie à rupture lors d’un choc sur la surface de la bande de roulement des pneumatiques II et 12 selon l’invention est supérieure à celle du pneumatique T2 et également supérieure à celle du pneumatique TL [00161] Des derniers tests d’endurance visant à reproduire des conditions de roulage combinant la vitesse du véhicule et la nature du sol particulièrement agressive ont été réalisés. Ces tests reproduisent ainsi des conditions extrêmes notamment des véhicules "Poids-Lourds" de type « approche chantier ».
[00162] Ces derniers tests consistent à reproduire vingt-cinq fois une phase de roulage de 2 heures à 100 km/h sur circuit dans les conditions de charge et de pression indiquées sur le pneumatique suivie d’une phase de roulage de 12 minutes à 35 km/h sur piste caillouteuse.
[00163] La phase de roulage à faible vitesse sur une piste caillouteuse a pour but de pénaliser l’endurance suite à des chocs répétés sur la bande de roulement.
[00164] La phase de roulage à vitesse élevée sur circuit a pour but d’augmenter la température du pneumatique. Cela rend le pneumatique plus sensible aux effets des chocs répétés sur la bande de roulement et cela favorise la propagation de fissures initiées dans la phase de roulage sur piste caillouteuse.
[00165] A la fin du roulage, les pneumatiques sont contrôlés en shearographie et décortiquées pour analyser les éventuels endommagements. Il s’agit d’une analyse visuelle permettant de comparer les éventuelles fissures et leur propagation. Les pneumatiques sont notés et comparés entre eux. Une note supérieure à 100 correspond à un pneumatique moins endommagé. Une valeur 100 est attribué au pneumatique le plus endommagé.
[00166] A la fin du roulage les pneumatiques selon l’invention II et 12 présentent des dommages moins étendus que les pneumatiques de référence Tl et T2. [00167] Au cours de ces derniers tests d’endurance, la température des pneumatiques en extrémités de bloc sommet a été mesurée suite à la première phase de roulage de 2 heures à 100 km/h sur circuit.
[00168] Ces résultats montrent que les pneumatiques selon l’invention présentent effectivement des températures moins élevées que les pneumatiques de référence.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Pneumatique (1), destiné à être monté sur une jante creuse de type 15° drop center, comprenant une armature de carcasse radiale (2), ledit pneumatique comprenant une armature de sommet (4), comprenant deux couches de sommet de travail d'éléments (41, 42) de renforcement insérés entre deux couches de calandrage de mélange caoutchouteux, croisés d'une couche à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles (al, a2) supérieurs à 8°, lesdits angles al et a2 étant orientés de part et d’autre de la direction circonférentielle, une couche C de mélange caoutchouteux étant disposée entre au moins les extrémités desdites deux couches de sommet de travail, l’armature de sommet (4) étant coiffée radialement d’une bande de roulement (5), ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets (3) par l’intermédiaire de deux flancs, dans lequel :
- lesdites deux couches de sommet de travail (41, 42) étant seules présentes pour constituer l’armature de sommet (4) sur au moins 40 % de la largeur axiale de l’armature de sommet (4),
- les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail (42) radialement la plus extérieure formant un angle (a2) avec la direction circonférentielle supérieur en valeur absolue à l’angle (al) formé par les éléments de renforcement de la couche de sommet de travail (41) radialement la plus intérieure avec la direction circonférentielle,
- la valeur absolue de la différence entre les valeurs absolues des angles (a2) et (al) est supérieure à 4°,
- l’angle moyen a satisfait la relation :
12+13 l*exp(-L/100) < a < 20+164*exp(-L/100), a étant défini par la relation a = Arctan((tan(|al|)*tan(|a2|))1/2), L étant la largeur maximum du pneumatique mesurée selon la direction axiale et exprimée en mm, caractérisé en ce que le mélange caoutchouteux constituant ladite couche C comprend une composition comprenant 60 à 80 pce de charges renforçantes, dont au moins 10 pce de noir de carbone de pyrolyse.
2 - Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noir de carbone de pyrolyse présente une teneur en cendres allant de 5 à 30% en poids, préférentiellement inférieure à 25% en poids, plus préférentiellement inférieure à 22% en poids, par rapport au poids total du noir de carbone de pyrolyse, la teneur en cendres étant déterminée par calcination dans des capsules en platine dans un four à moufle à 825°C selon le protocole présenté dans la description.
3 - Pneumatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le noir de carbone de pyrolyse a une teneur en soufre supérieure à 1.5% en poids, de préférence supérieure à 2% en poids, et de préférence allant de 2,5 à 5% en poids, par rapport au poids total du noir de carbone de pyrolyse, la détermination du taux de soufre dans les noirs de carbone de pyrolyse étant réalisée par four LECO selon la méthode présentée dans la description.
4 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le noir de carbone de pyrolyse a une teneur en zinc supérieure ou égale à 2% en poids, de préférence allant de 2,5 à 8% en poids, par rapport au poids total du noir de carbone de pyrolyse, la détermination de la teneur en zinc étant réalisée après calcination de l’échantillon, puis reprise des cendres dans un milieu acide et dosage par ICP-AES (spectroscopie d'émission atomique à plasma à couplage inductif) selon la méthode présentée dans la description.
5 - Pneumatique selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite couche C est un mélange élastomérique à base de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4 et éventuellement d'au moins un autre élastomère diénique, le caoutchouc naturel ou le polyisoprène synthétique en cas de coupage étant présent à un taux majoritaire par rapport au taux de l'autre ou des autres élastomères diéniques utilisés.
6 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche C de mélange caoutchouteux, outre le noir de carbone de pyrolyse, comprend une charge renforçante constituée : a) soit par du noir de carbone employé à un taux compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce, b) soit par une charge blanche de type silice et/ou alumine comportant des fonctions de surface SiOH et/ou A10H choisie dans le groupe formé par les silices précipitées ou pyrogénées, les alumines ou les aluminosilicates ou bien encore les noirs de carbone modifiés en cours ou après la synthèse de surface spécifique BET comprise entre 30 et 260 m2/g employée à un taux compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce, c) soit par un coupage de noir de carbone décrit en (a) et une charge blanche décrite en (b), dans lequel le taux global de charge est compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce.
7 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de sommet de travail (42) radialement la plus extérieure est inférieur à 1/6, dans lequel :
FR2 est la force rupture en extension uniaxiale de chacun des câbles de la couche de sommet de travail radialement la plus extérieure,
F2 = p2 * Te * [(tan(|al|)/((tan(|al|)+tan(|a2|))) / cos2(|a2|) + CF], avec
Te = 0.078 * P * Rs* ( l-(Rs2-RL2)/(2*Rt*Rs) ),
P : la pression de gonflage nominale du pneumatique selon l’ETRTO,
CF = 0.00035 *(min((L-80) / sin(|ocl |), (L-80) / sin(|cx2|), 480)-480),
P2 : le pas de pose des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus extérieure, mesuré perpendiculairement aux éléments de renforcement au niveau du médian circonférentiel,
Rs = Re - Es,
Re : rayon extérieur du pneumatique mesuré au point radialement le plus extérieur sur la surface de la bande de roulement du pneumatique, ladite surface étant extrapolée pour combler les éventuels creux,
Es : distance radiale entre le point radialement le plus à l’extérieur du pneumatique et sa projection orthogonale sur la face radialement extérieure d’un élément de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus à l’intérieur,
RL : moyenne des rayons des points axial ement les plus à l’extérieur de chaque côté du pneumatique,
Rt : le rayon du cercle passant par trois points situés sur la surface extérieure de la bande de roulement en dehors des creux, définis à partir d’une extrémité d’épaul ement à des distances axiales respectives égales à 14, 14 et % de la largeur de la bande de roulement.
8 - Pneumatique (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de sommet de travail (42) radialement la plus extérieure est inférieur à 1/8. 9 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F1/FR1 de la couche de sommet de travail (41) radialement la plus intérieure est inférieur à 1/3, dans lequel :
FRI est la force rupture en extension uniaxiale de chacun des câbles de la couche de travail radialement la plus intérieure,
Fl = pi * Te * [(tan(|a2|)/((tan(|al|)+tan(|a2|))) / cos2(|al|) + CF], avec pi : le pas de pose des éléments de renforcement de la couche de sommet de travail radialement la plus intérieure, mesuré perpendiculairement aux éléments de renforcement au niveau du plan médian circonférentiel.
10 - Pneumatique (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le ratio d’utilisation du potentiel de rupture F1/FR1 de la couche de travail (41) radialement la plus intérieure est au moins 30 % supérieur au ratio d’utilisation du potentiel de rupture F2/FR2 de la couche de travail (42) radialement la plus extérieure.
11 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux couches de sommet de travail (41, 42) sont seules présentes pour constituer l’armature de sommet sur la totalité de la largeur axiale de l’armature de sommet (4).
12 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins une couche de calandrage d'au moins une couche de sommet de travail est constituée d’un mélange caoutchouteux comportant une composition comprenant 60 à 80 pce de charges renforçantes, dont au moins 10 pce de noir de carbone de pyrolyse.
13 - Pneumatique (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite au moins une couche de calandrage d’au moins une couche de sommet de travail (41, 42) est un mélange élastomérique à base de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4 et éventuellement d'au moins un autre élastomère diénique, le caoutchouc naturel ou le polyisoprène synthétique en cas de coupage étant présent à un taux majoritaire par rapport au taux de l'autre ou des autres élastomères diéniques utilisés.
14 - Pneumatique (1) selon l’une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que ladite au moins une couche de calandrage d’au moins une couche de sommet de travail, outre le noir de carbone de pyrolyse, comprend une charge renforçante constituée : a) soit par du noir de carbone employé à un taux compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce, b) soit par une charge blanche de type silice et/ou alumine comportant des fonctions de surface SiOH et/ou A10H choisie dans le groupe formé par les silices précipitées ou pyrogénées, les alumines ou les aluminosilicates ou bien encore les noirs de carbone modifiés en cours ou après la synthèse de surface spécifique BET comprise entre 30 et 260 m2/g employée à un taux compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce, c) soit par un coupage de noir de carbone décrit en (a) et une charge blanche décrite en (b), dans lequel le taux global de charge est compris entre 30 et 70 pce, et de préférence entre 40 et 60 pce.
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