ES2294566T3

ES2294566T3 - Cable metalico con tres capas para armadura de carcasa de neumatico.

Info

Publication number: ES2294566T3
Application number: ES04804256T
Authority: ES
Inventors: Henri Barguet; Alain Domingo; Arnaud Letocart; Thibaud Pottier
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Michelin Recherche et Technique SA France; Societe de Technologie Michelin SAS
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2008-04-01
Anticipated expiration: 2024-12-23
Also published as: CA2548969C; BRPI0418080B1; JP5485189B2; US20120279629A1; EP1699973B1; RU2006126712A; DE602004009102D1; US20060237110A1; RU2358052C2; FR2864556A1; JP2011122291A; US8650850B2; ATE373738T1; KR20060131792A; US20120298281A1; KR101152692B1; CN1898435A; CN1898435B; BRPI0418080A; WO2005071157A1

Abstract

Cable metálico con tres capas de construcción L+M+N que comprende una capa interna C1 con L hilos de diámetro d1 con L yendo de 1 a 4, rodeado por un capa intermedia C2 con M hilos de diámetro d2 enrollados juntos en hélice según un paso p2 con M yendo de 3 a 12, dicha capa C2 siendo rodeada por una capa externa C3 de N hilos de diámetro d3 enrollados juntos en hélice según un paso p3 con N yendo de 8 a 20, caracterizado por que una envoltura constituida de una composición de caucho reticulable o reticulado a base al menos de un elastómero diénico recubre al menos dicha capa C2.

Description

Cable metálico con tres capas para armadura de carcasa de neumático.

La presente invención se relaciona con los cables metálicos con tres capas utilizables como elementos de refuerzo de artículos en caucho y/o en materia plástica.

La misma se refiere particularmente al refuerzo de los neumáticos, más particularmente al refuerzo de la armadura de la carcasa de los neumáticos de vehículos industriales tales como Peso-pesado.

Las cables de acero ("steel cords") para los neumáticos en general consisten en hilos de acero perlítico (o ferrito-perlítico) al carbono, designado de aquí en adelante como "acero al carbono", cuyo contenido en carbono (% en peso del acero) está generalmente comprendido entre 0,1% y 1,2%, el diámetro de estos hilos estando lo más a menudo comprendido entre 0,10 y 0,40 mm (milímetros). Se exige de estos hilos una muy alta resistencia a la tracción, de preferencia superior a 2000 MPa, de preferencia superior a 2500 MPa, obtenida gracias al endureciendo estructural que interviene durante la fase de endurecimiento de los hilos. Estos hilos son seguidamente agrupados bajo la forma de cables o cordones, lo que requieren los aceros utilizados que tengan también una ductilidad en torsión suficiente para soportar las varias operaciones de cableado.

Para el refuerzo particularmente de la armadura de la carcasa de neumáticos Peso-pesado, se utiliza comúnmente hoy en día cables de acero llamado "en capas" ("layered cords") o "múltiples capas" constituidos por una capa central y por una o varias capas de hilos prácticamente concéntricos dispuestos alrededor de esta capa central. Estos cables con capas, que privilegian longitudes de contacto más importantes entre los hilos, son preferidos con cables más viejos llamados "con cordones" ("strand cords") debido por una parte a una mayor compacidad, y por otra parte de una menor sensibilidad al desgaste por fricción. Entre los cables con capas, se distinguen particularmente, de manera conocida, los cables con armadura compacta y los cables con capas tubulares o cilíndricas.

Los cables con capas más difundidos en las carcasas de los neumáticos Peso-pesados son cables de fórmula L+M o L+M+N, los últimos estando generalmente destinados para los neumáticos más grandes. Estos cables están formados de una manera conocida por una capa interna de L hilos(s) rodeada por una capa de M hilos en sí misma rodeada por una capa externa de N hilos, con en general L variantes de 1 a 4, M que varía de 3 a 12, N variando de 8 a 20, el conjunto
pudiendo ser eventualmente zunchado por un hilo de aro externo enrollado en hélice alrededor de la última capa.

Para satisfacer su función de refuerzo de las carcasas de neumáticos, los cables con capas deben ante todo tener una buena flexibilidad y una resistencia elevada en flexión, lo que implica particularmente que sus hilos tienen un diámetro relativamente bajo, de preferencia inferior a 0,28 mm, más preferentemente inferior a 0,25 mm, más pequeños generalmente que el de los hilos utilizados en los cables convencionales para las armaduras de corona de los neumáticos.

Estos cables con capas son por otra parte sometidos a esfuerzos importantes durante el rodamiento de los neumáticos, particularmente a flexiones o a variaciones de curva repetidas que inducen al nivel de los hilos a fricciones, particularmente como consecuencia de los contactos entre las capas adyacentes, y por lo tanto del desgaste, así como a la fatiga; los mismo deben por lo tanto presentar una alta resistencia a los fenómenos conocidos como "fatiga-fricción".

Es importante finalmente que estos sean impregnados tanto cuanto sea posible por el caucho, que esta materia penetre en todos los espacios entre los hilos que constituyen los cables. De hecho, si esta penetración es insuficiente, se forman entonces canales vacíos, a lo largo de los cables, y los agentes corrosivos, por ejemplo agua, susceptibles de penetrar en los neumáticos por ejemplo a continuación de los cortes, caminan a lo largo de estos canales hasta la carcasa del neumático. La presencia de esta humedad juega un papel importante provocando la corrosión y acelerando los procesos de degradación anteriores (los fenómenos conocidos como "fatiga-corrosión"), con relación a una utilización en atmósfera seca.

Todos estos fenómenos de fatiga que se reagrupan generalmente bajo el término genérico de "fatiga-fricción-corrosión" son el origen de una degeneración progresiva de las propiedades mecánicas de los cables y pueden afectar, para condiciones de rodamiento más severas, la duración de vida de estos últimos.

Para mejorar la resistencia de los cables con capas en las carcasas de los neumáticos Peso-pesado, donde de una manera conocida las solicitudes en flexión repetida pueden ser particularmente severas, se ha propuesto desde hace mucho tiempo modificar su construcción para aumentar particularmente su penetrabilidad por el caucho, y así limitar los riesgos debidos a la corrosión y la fatiga-corrosión.

Se han propuesto por ejemplo cables con capas de construcción 3+9+15 compuestos por una capa interna de 3 hilos rodeada por una capa intermedia de 9 hilos y por una capa externa de 15 hilos, el diámetro de los hilos de la capa central o interna siendo o no superior a aquel de los hilos de las otras capas. Estos cables no son penetrables hasta el corazón debido a la presencia de un canal o de un capilar en el centro de los tres hilos de la capa interna, que sigue vacío después de la impregnación por el caucho, y por lo tanto favorece la propagación de medios corrosivos tales como el agua.

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La publicación RD (Research Disclosure) Nº34370 describe cables de armadura 1+6+12, del tipo compactos o con capas tubulares concéntricas, constituidos por una capa interna formada de un solo hilo, rodeada por una capa intermedia de 6 hilos en sí misma rodeada por una capa externa de 12 hilos. La penetrabilidad por el caucho puede ser mejorada utilizando diámetros de hilos diferentes de una capa a la otra, incluso en el interior de una misma capa. Los cables de construcción 1+6+12 cuya penetrabilidad es mejorada gracias a una selección conveniente de los diámetros del hilo, particularmente con el uso de un hilo central de un diámetro más grande, también fueron descritos, por ejemplo en los documentos EP-A-648 891 o WO-A-98/41682.

Para mejorar aún más, con relación a estos cables convencionales, la penetración del caucho en el interior del cable, se han propuesto cables de múltiples capas con una capa central rodeados por al menos dos capas concéntricas, por ejemplo cables de fórmula 1+6+N, particularmente 1+6+11, cuya capa externa es no saturada (incompleta) asegurando así una mejor penetrabilidad por el caucho (véase por ejemplo los documentos de la patente EP-A-719 889 y de WO-A-98/41682). Las construcciones propuestas permiten la supresión del hilo de aro, gracias a una mejor penetración del caucho a través de la capa externa y el auto zunchado que resulta; la experiencia muestra sin embargo que estos cables no son penetrados hasta el corazón por el caucho, en todo caso no aún de una manera óptima.

Por otra parte, debe ser observado que una mejora de la penetrabilidad por el caucho no es suficiente para garantizar un nivel de ejecución suficiente. Cuando son utilizados para el refuerzo de carcasas de neumáticos, los cables deben no sólo resistir la corrosión sino también satisfacer una gran cantidad de criterios, a veces contradictorios, en particular de tenacidad, de resistencia a la fricción, adherencia elevada al caucho, uniformidad, flexibilidad, resistencia en flexión o tracción repetida, estabilidad bajo fuerte flexión, etc.

Así, por todas las razones explicadas previamente, y a pesar de las varias mejoras recientes que podrían ser aportadas aquí o allá sobre tal o mas cual criterio determinado, los mejores cables utilizados hoy en día en las armaduras de la carcasa de los neumáticos Peso-pesados siguen estando limitados a un pequeño número de cables con capas de armadura fuerte convencional, del tipo compactas o con capas cilíndricas, con una capa externa saturada (completa); se trata esencialmente de cables de construcciones 3+9+15 o 1+6+12 según lo descrito previamente.

Ahora bien, los solicitantes encontraron durante sus investigaciones un cable con capas nuevo que, de manera inesperada, mejora aún el funcionamiento global de los mejores cables con capas conocidos para el refuerzo de las carcasas de neumáticos Peso-pesados. Este cable de la invención presenta, gracias a una arquitectura específica, no sólo una excelente penetrabilidad por el caucho, limitando los problemas de corrosión, sino también las propiedades de resistencia en fatiga-fricción que son notablemente mejoradas con relación a los cables del arte anterior. La longevidad de los neumáticos Peso-pesados y la de sus armaduras de carcasa son de esta forma sensiblemente mejoradas.

Por lo tanto, un primer objeto de la invención es un cable con tres capas de construcción L+M+N utilizable como elemento de refuerzo de una armadura de carcasa de neumático, que comprende una capa interna (C1) de diámetro d_{1} con L yendo de 1 a 4, rodeado por al menos una capa intermedia (C2) con M hilos de diámetro d_{2} enrollados juntos en hélice según un paso p_{2} con M yendo de 3 a 12, dicha capa intermedia C2 estando rodeada por una capa externa C3 de N hilos de diámetro d_{3} enrollados juntos en hélice según un paso p3 con N yendo de 8 a 20, este cable estando caracterizado por que una envoltura compuesta de una composición de caucho reticulable o reticulada a base de al menos un elastómero diénico recubre al menos dicha capa C2.

La invención también se relaciona con el uso de un cable conforme a la invención para el refuerzo de artículos o de productos semielaborados en materia plástica y/o en caucho, por ejemplo capas, tubos, correas, bandas de transportación, neumáticos, más particularmente neumáticos destinados para los vehículos industriales que usan generalmente una armadura de carcasa metálica.

El cable de la invención está particularmente destinado para ser utilizado como elemento de refuerzo de una armadura de la carcasa del neumático prevista para los vehículos industriales seleccionados entre las camionetas, "Peso-pesados" - es decir, subterráneos, ómnibus, máquinas de transporte por carreteras (camiones, tractores, remolques), vehículos fuera-terreno, máquinas agrícolas o de tipo civil, aviones, otros vehículos de transporte o de carga.

Sin embargo, este cable de la invención podía igualmente ser utilizado, según otros modos particulares de realización de la invención, para reforzar otras partes de los neumáticos, particularmente las correas o las armaduras de corona de tales neumáticos, en particular de neumáticos industriales tales como de Peso-pesado o del tipo civil.

La invención concierne además a estos artículos o productos semielaborados en materia plástica y/o en caucho ellos mismos cuando son reforzados por un cable conforme a la invención, en particular los neumáticos destinados para los vehículos industriales citados arriba, más particularmente los neumáticos de Peso-pesado, así como los tejidos compuestos que comprenden una matriz de composición de caucho reforzada con un cable según la invención, utilizable como capa de la armadura de la carcasa o de la corona de tales neumáticos.

La invención como sus ventajas serán fácilmente comprendidas a la luz de la descripción y de los ejemplos de realización que siguen, así como de las figuras 1 a 3 referentes a estos ejemplos que reproducen o esquematizan, respectivamente:

\bullet: un cliché tomado bajo el microscopio (ampliación 40) de un corte transversal de un cable testigo de construcción 1+6+12 (1);

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\bullet: un cliché tomado bajo el microscopio (ampliación 40) de un corte transversal de un cable según la invención de construcción 1+6+12 (2);

\bullet: un corte radial de un neumático de Peso-pesado con armadura de carcasa radial, conforme o no con la invención en esta representación general (3).

I. Medidas y pruebas I-1. Prueba de permeabilidad al aire

La prueba de permeabilidad al aire constituye un medio simple de medida indirecta de la tasa de penetración del cable por una composición de caucho. Es realizada en los cables extraídos directamente, por descortezado, de las capas de caucho vulcanizadas que refuerzan, por lo tanto penetrados por el caucho cocido.

La prueba es realizada en una longitud de cable determinada (por ejemplo 2 cm) de la manera siguiente: se envía el aire a la entrada del cable, bajo una presión dada (por ejemplo 1 bar), y se mide el volumen de aire a la salida, usando un contador de flujo; durante la medida la muestra del cable es bloqueada en una junta hermética de una manera tal que solamente la cantidad de aire que atraviesa el cable de un extremo al otro, según su eje longitudinal, es tomado en cuenta por la medida. El flujo medido es tanto más inferior si el índice de penetración del cable por el caucho es más elevado.

I-2. Prueba de endurecimiento en neumático

La resistencia de los cables en fatiga-fricción-corrosión es evaluada en capas de la carcasa de los neumáticos Peso-pesados por una prueba de rodamiento de muy larga duración.

Se fabrica para esto neumáticos Peso-pesados cuya armadura de la carcasa está constituida solamente por una capa encauchada reforzada por los cables a probar. Se montan estos neumáticos sobre llantas conocidas adaptadas y se les infla a la misma presión (con una sobre-presión con relación a la presión nominal) con aire saturado con humedad. Seguidamente se hacen rodar estos neumáticos en una máquina de rodamiento automático, bajo una carga muy alta (sobrecarga con relación a la carga nominal) y a la misma velocidad, durante un número determinado de kilómetros. Al final del rodamiento, se extraen los cables de la carcasa del neumático, por descortezado, y se mide la fuerza de ruptura residual al mismo tiempo en el hilo y en los cables así fatigados.

Por otra parte se realizan neumáticos idénticos a los precedentes y se les descorteza de la misma forma que previamente, pero esta vez sin someterlos al rodamiento. Se mide así, después de descortezar, la fuerza de ruptura inicial de los hilos y de los cables no fatigados.

Se calcula finalmente la pérdida de fuerza-ruptura después de la fatiga (denotada \DeltaFm y expresada en %), comparando la fuerza-ruptura residual con la fuerza-ruptura inicial. Esta pérdida \DeltaFm es debida a la fatiga y al desgaste (reducción en la sección) de los hilos provocada por la acción conjunta de las diversas solicitudes mecánicas, en particular el intenso trabajo de las fuerzas de contacto entre los hilos, y el agua proveniente del aire ambiente, en otros términos con la fatiga-fricción-corrosión experimentada por el cable en el interior del neumático, durante el rodamiento.

Se puede también seleccionar conducir la prueba de rodamiento hasta la destrucción forzada del neumático, debido a una ruptura de la capa de la carcasa o de otro tipo de daño que sobreviene (por ejemplo una destrucción de la corona o de un decapado).

II. Descripción detallada de la invención II-1. Cable de la invención

Los términos "fórmula" o "estructura", cuando se utilizan en la presente descripción para describir los cables, se refieren simplemente a la construcción de estos cables.

Según lo indicado previamente, el cable con tres capas según la invención, de construcción L+M+N, comprende una capa interna C1 de diámetro d_{1} compuesta de L hilos, rodeada por una capa intermedia C2 de diámetro d_{2} constituida por M hilos, la cual es rodeada por una capa externa C3 de diámetro d_{3} constituida de N hilos.

Según la invención, una envoltura constituida de una composición de caucho reticulable o reticulada a base de al menos un elastómero diénico recubierto al menos de dicha capa C2. Debe ser entendido que la capa C1 podría estar en sí misma recubierta con esta envoltura de caucho.

Por la expresión "composición a base de al menos un elastómero diénico", se entiende de una manera conocida que la composición comprende a título mayoritario (es decir según una fracción másica superior a 50%) este o estos elastómeros diénicos.

Se observará que la envoltura según la invención se extiende de una manera continua alrededor de dicha capa C2 que la misma recubre (es decir que esta envoltura es continua en la dirección "ortoradial" del cable que es perpendicular a su radio), de manera de formar una manga continua de sección transversal que es de manera ventajosa prácticamente circular.

Se observará igualmente que la composición del caucho de esta envoltura es reticulable o reticulado, es decir que la misma comprende por definición un sistema de reticulación adaptado para permitir la reticulación de la composición durante su cocción (es decir, su endurecimiento y no su fusión); así, esta composición de caucho puede ser calificada como no fundible, debido al hecho de que no puede ser fundida por calentamiento a cualquier temperatura que sea.

Por elastómero o caucho "diénico", se entiende de manera conocida un elastómero salido al menos en parte (es decir un homopolímero o un copolímero) de monómeros dienos (monómeros portadores de dos dobles enlace carbono-carbono, conjugados o no).

Los elastómeros diénicos pueden ser clasificados de manera conocida en dos categorías: aquellos conocidos como "esencialmente no saturados" y aquellos conocidos como "esencialmente saturados". De manera general, se entiende aquí por elastómero diénico "esencialmente no saturado" un elastómero diénico salido al menos en parte de monómeros diénicos conjugados, teniendo una tasa de motivos o unidades de origen diénico (dienos conjugados) que es superior al 15% (% en moles). Es así, por ejemplo, que los elastómeros diénicos tales como por ejemplo los cauchos butilo o los copolímeros de dienos y de alfa-olefina tipo EPDM no entran en la definición precedente y pueden ser particularmente calificados de elastómeros diénicos "esencialmente saturados" (tasa de motivos de origen diénico débil o muy débil, siempre inferior a 15%). En la categoría de los elastómeros diénicos "esencialmente no saturados", se entiende en particular por elastómero diénico "fuertemente no saturado" un elastómero diénico teniendo una tasa de motivos de origen diénico (dienos conjugados) que es superior al 50%.

Siendo dadas estas definiciones, se entiende más particularmente por elastómero diénico susceptible de ser utilizados en el cable de la invención:

1. \; (a): cualquier homopolímero obtenido por la polimerización de un monómero dieno conjugado que tiene de 4 a 12 átomos de carbono;

2. \; (b): cualquier copolímero obtenido por la copolimerización de uno o más dienos conjugados entre ellos o con uno o más compuestos de vinilo aromático teniendo de 8 a 20 átomos de carbono;

3. \; (c): un copolímero ternario obtenido por la copolimerización del etileno, de una \alpha-olefina que tiene 3 a 6 átomos de carbono con un monómero dieno no conjugado teniendo de 6 a 12 átomos de carbono, como por ejemplo los elastómeros obtenidos a partir de etileno, de propileno con un monómero dieno no conjugado del tipo antedicho tal como particularmente el hexadieno-1,4, el etilideno norborneno, el diciclopentadieno;

4. \; (d): un copolímero de isobuteno y de isopreno (caucho butílico), así como las versiones halogenadas, en particular cloradas o bromadas, de este tipo de copolímero.

Aunque la misma se aplica a cualquier tipo de elastómero diénico, la presente invención es en primer lugar ejecutada con elastómeros diénicos esencialmente no saturados, en particular del tipo (a) o (b) anteriores.

Así, el elastómero diénico se selecciona de preferencia del grupo constituido por los polibutadienos (BR), el caucho natural (NR), los poliisoprenos de síntesis (IR), los diferentes copolímeros de butadieno, los diferentes copolímeros de isopreno, y las mezclas de estos elastómeros. Tales copolímeros se seleccionan más preferentemente del grupo constituido por los copolímeros de butadieno-estireno (SBR), los copolímeros de isopreno-butadieno (BIR), los copolímeros de isopreno-estireno (SIR) y los copolímeros de isopreno-butadieno-estireno (SBIR).

Más preferentemente, en particular cuando los cables de la invención son destinados a reforzar los neumáticos, en particular las armaduras de la carcasa de los neumáticos para los vehículos industriales tales como Peso-pesado, el elastómero diénico seleccionado está mayoritariamente (es decir para más de 50 pce) constituido por un elastómero isoprénico. Por "elastómero isoprénico", se entiende de manera conocida un homopolímero o un copolímero del isopreno, en otros términos un elastómero diénico seleccionado del grupo constituido por el caucho natural (NR), los poliisoprenos de síntesis (IR), los diferentes copolímeros de isopreno y las mezclas de estos elastómeros.

Según un modo ventajoso de la invención, el elastómero diénico seleccionado está exclusivamente (es decir para 100 pce) constituido de caucho natural, de poliisopreno de síntesis o de una mezcla de estos elastómeros, el poliisopreno de síntesis teniendo una tasa (% molar) de enlaces cis-1,4 de preferencia superior a 90%, más de preferencia superior a 98%.

Se podría también utilizar, según un modo de realización particular de la invención, cortes (mezclas) de este caucho natural y/o de estos poliisoprenos de síntesis con otros elastómeros diénicos fuertemente no saturados, particularmente con los elastómeros SBR o el BR como los citados anteriormente.

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La envoltura de caucho del cable de la invención puede contener uno solo o varios elastómeros diénicos, este último pudiendo ser utilizado en asociación con cualquier tipo de elastómero sintético además que diénico, incluso con polímeros además de los elastómeros, por ejemplo los polímeros termoplásticos, estos polímeros además de los elastómeros estando entonces presentes como polímero minoritario.

Aunque la composición del caucho de dicha envoltura está preferentemente desprovista de cualquier plastómero y que comprende solamente un elastómero (o mezcla de elastómeros) diénicos como base polimérica, la composición ya mencionada podría también comprender al menos un plastómero según una fracción másica x_{p} inferior a la fracción másica X_{e} de(de los) elastómero(s).

En tal caso, se tiene de preferencia la relación siguiente: 0 < x_{p} < 0,5. x_{e}.

Más preferentemente, se tiene en tal caso la relación: 0 < x_{p} < 0,1. x_{e}.

De preferencia, el sistema de reticulación de la envoltura de caucho es un sistema llamado de vulcanización, es decir a base de azufre (o de un agente donante de azufre) y de un acelerador primario de vulcanización. A este sistema de vulcanización de base se pueden adicionar varios aceleradores secundarios o activadores conocidos de la vulcanización. El azufre es utilizado a una tasa preferencial comprendida entre 0,5 y 10 pce más preferentemente comprendida entre 1 y 8 pce, el acelerador primario de la vulcanización, por ejemplo una sulfenamida, es utilizado a una tasa preferencial comprendida entre el 0,5 y 10 pce más preferentemente comprendida entre 0,5 y 5,0 pce.

La composición del caucho de la envoltura según la invención comprende, además del sistema ya mencionado de reticulación, todos los ingredientes habituales utilizables en las composiciones del caucho para los neumáticos, tales como cargas de refuerzo a base de negro de carbono y/o una carga inorgánica de refuerzo tal como la sílice, agentes anti-envejecimiento, por ejemplo antioxidantes, aceites de extensión, plastificantes o agentes que facilitan la puesta en práctica de las composiciones en estado crudo, aceptadores y donantes de metileno, resinas, bismaleimidas, promotores de adhesión conocidos del tipo metal "RFS" (resorcinol-formaldehído-sílice) o sales metálicas, particularmente sales de cobalto.

De preferencia, la composición de la envoltura de caucho presenta, en estado reticulado, un módulo secante en extensión M10, medido según la norma ASTM D 412 de 1998, inferior a 20 MPa y más preferentemente inferior a 12 MPa, en particular entre 4 y 11 MPa.

A título preferencial, la composición de esta envoltura es seleccionada idéntica a la composición utilizada para la matriz de caucho cuyos cables según la invención están destinados a reforzar. Así, no hay problema de incompatibilidad posible entre los materiales respectivos de la envoltura y de la matriz de caucho.

De preferencia, la composición ya mencionada es a base de caucho natural y la misma comprende negro de carbono a título de carga de refuerzo, por ejemplo un negro de carbono de grado (ASTM) 300, 600 o 700 (por ejemplo N326, N330, N347, N375, N683, N772).

En el cable según la invención, se tiene de preferencia al menos uno, más preferentemente aún el conjunto de las características siguientes que es verificado:

\bullet: la capa C3 es una capa saturada, es decir no existe suficiente lugar en esta capa para agregar al menos uno (N+1)enésimo hilo de diámetro d_{3}, N representando entonces el número máximo de hilos enrollables en una capa alrededor de la capa C2;

\bullet: la envoltura de caucho cubre además la capa interna C1 y/o separa los hilos dos a dos adyacentes de la capa intermedia C2;

\bullet: la envoltura de caucho recubre prácticamente la semicircunferencia radialmente interior de cada hilo de la capa C3, de modo que la misma separa los hilos dos a dos adyacentes de esta capa C3.

En la construcción L+M+N según la invención, la capa intermedia C2 comprende de preferencia seis o siete hilos, y el cable conforme a la invención presenta así las características preferenciales siguientes (d_{1}, d_{2}, d_{3}, p_{2} y p_{3} en mm):

\bullet: (i) 0,10 < d_{1} < 0,28;

\bullet: (ii) 0,10 < d_{2} < 0,25;

\bullet: (iii) 0,10 < d_{3} < 0,25;

\bullet: (iv) M = 6 o M = 7;

\bullet: (v) 5 \pi (d_{1} + d_{2}) < p_{2} \leq p_{3} < 5 \pi (d_{1} + 2d_{2} + d_{3});

\bullet: (vi) los hilo de dichas capas C2, C3 son enrollados en el mismo sentido de de la torsión (S/S o Z/Z).

De preferencia, la característica (v) es tal que p_{2} = p_{3}, de manera que el cable es llamado compacto teniendo en cuenta además la característica (vi) (hilos de capas C2 y C3 enrollados en el mismo sentido).

Se recuerda aquí que, según una definición conocida, el paso representa la longitud, medido paralelamente al eje O del cable, en el extremo del cual un hilo que tiene este paso realiza una vuelta completa alrededor del eje O del cable; así, si se selecciona el eje O por dos planos perpendiculares al eje O y separados por una longitud igual al paso de un hilo de una de las dos capas de C2 o C3, el eje de este hilo tiene en estos dos planos la misma posición sobre los dos círculos correspondientes a la capa C2 o C3 del hilo considerado.

Según la característica (vi), todos los hilos de las capas C2 y C3 se enrollan en el mismo sentido de torsión, es decir en la dirección S (disposición "S/S"), como en la dirección Z (disposición "Z/Z"). El enrollado en el mismo sentido de las capas C2 y C3 permite ventajosamente, en el cable conforme a la invención, reducir al mínimo las fricciones entre estas dos capas C2 y C3 y por lo tanto el desgaste de los hilos que la constituyen (puesto que no hay contacto cruzado entre los hilos).

Se observará que a pesar de la naturaleza compacta (paso y sentido de torsión idéntico para las capas C2 y C3) del cable preferencial de la invención, la capa C3 presenta una sección transversal prácticamente circular gracias a la incorporación de dicha envoltura, según lo ilustrado en la Fig. 2. Se puede comprobar de hecho fácilmente en esta Fig. 2 que el coeficiente de variación CV, definido por la relación (desviación tipo/ media aritmética) radios respectivos de los N hilos de la capa C3 medidos a partir del eje longitudinal de simetría del cable, es muy reducido.

Ahora bien, en los cables con capas compactas, por ejemplo de construcción 1+6+12, la compacidad es tal que por ejemplo la sección transversal de tales cables tienen un contorno que es prácticamente poligonal, según lo ilustrado por ejemplo en la Fig. 1 donde el coeficiente de variación CV antes citado es sensiblemente más elevado.

De preferencia, el cable de la invención es un cable con capas de construcción conocida 1+M+N, es decir que su capa interna C1 está constituida por un solo hilo, según lo representado en la Fig. 2.

En el cable de la invención, las relaciones (d_{1}/d_{2}) son de preferencia fijos dentro de los límites dados, según el número M (6 o 7) de hilos de la capa C2, como sigue:

: para M = 6 : 1,10 < (d_{1} / d_{2}) < 1,40;

: para M = 7 : 1,40 < (d_{1} / d_{2}) < 1,70.

Un valor demasiado bajo de la relación puede ser perjudicial al desgaste entre la capa interna y los hilos de la capa C2. Un valor demasiado alto puede dañar la compacidad del cable, para un nivel de resistencia en definitiva poco modificado, así como su flexibilidad; la rigidez creciente de la capa interna C1 debido a un diámetro d_{1} demasiado alto podría ser además perjudicial a la factibilidad propiamente del cable, durante las operaciones de cableado.

Los hilos de las capas C2 y C3 pueden tener un diámetro idéntico o diferente de una capa a la otra. Se utilizan de preferencia hilos del mismo diámetro (d_{2}=d_{3}), particularmente para simplificar el proceso de cableado y disminuir los costes.

El número máximo N_{max} de hilos enrollables en una capa única saturada C3 alrededor de la capa C2 es por supuesto función de numerosos parámetros (diámetro d_{1} de la capa interna, número M y diámetro d_{2} de los hilos de la capa C2, diámetro d_{3} de los hilos de la capa C3).

La invención se pone en ejecución de preferencia con un cable seleccionado entre los cables de armadura 1+6+10, 1+6+11, 1+6+12, 1+7+11, 1+7+12 o 1+7+13.

La invención es más preferentemente puesta en ejecución, en particular en las carcasas de los neumáticos Peso-pesados, con los cables de armadura 1+6+12.

Para un mejor compromiso entre resistencia, factibilidad y cuidado en flexión del cable, por una parte, y penetrabilidad por el caucho, por otra parte, se prefiere que los diámetros de los hilos de las capas C2 y C3, idénticos o no, estén comprendidos entre 0,14 mm y 0,22 mm.

En tal caso, se tiene preferentemente las relaciones siguientes que son verificadas:

: 0,18 < d_{1} < 0,24;

: 0,16 < d_{2} \leq d_{3} < 0,19;

: 5 < p_{2} \leq p_{3} < 12 (no en mm reducidos) o 20 < p_{2} \leq p_{3} < 30 (no en mm elevados).

De hecho, para las armaduras de la carcasa de los neumáticos Peso-pesados, los diámetros d_{2} y d_{3} se seleccionan preferentemente entre 0,16 y 0,19 mm: un diámetro inferior a 0,19 mm permite reducir el nivel de los esfuerzos experimentados por el hilo durante variaciones importantes de la curvatura de los cables, mientras que se seleccionan de preferencia diámetros superiores a 0,16 mm por razones particularmente de resistencia de los hilos y de coste industrial.

Un modo de realización ventajoso consiste por ejemplo en seleccionar p_{2} y p_{3} comprendidos entre 8 y 12 mm, ventajosamente con cables de armadura 1+6+12.

De preferencia, la envoltura de caucho tiene un espesor medio que va de 0,010 mm a 0,040 mm.

De manera general, la invención se puede poner en práctica con cualquier tipo de hilos metálicos, particularmente en acero, por ejemplo hilos de acero al carbono y/o hilos de acero inoxidable. Se utiliza de preferencia un acero al carbono, pero es por supuesto posible utilizar otros aceros u otras aleaciones.

Cuando se utiliza un acero al carbono, su contenido en carbono (% en peso de acero) está de preferencia comprendido entre 0,1% y 1,2%, más preferentemente de 0,4% a 1,0%; estos contenidos representando un buen compromiso entre las propiedades mecánicas requeridas para el neumático y la factibilidad del hilo. Debe ser observado que un contenido de carbono comprendido entre 0,5% y 0,6% hace a ciertos aceros finalmente menos costosos porque son más fáciles de trefilar. Otro modo ventajoso de realización de la invención puede también consistir, según las aplicaciones previstas, en utilizar aceros de bajo contenido en carbono, comprendido por ejemplo entre el 0,2% y 0,5%, en razón particularmente de un costo más bajo y de una mayor facilidad de trefilado.

Cuando los cables de la invención se utilizan para reforzar las carcasas de los neumáticos para los vehículos industriales, sus hilos tienen de preferencia una resistencia en tracción superior a 2000 MPa, más preferentemente superior a 3000 MPa. En el caso de neumáticos de dimensiones muy grandes, se seleccionarán particularmente hilos cuya resistencia en tracción está comprendida entre 3000 MPa y 4000 MPa. El hombre del arte sabe cómo fabricar hilos de acero al carbono que tienen tal resistencia, particularmente ajustando el contenido en carbono del acero y las tasas de endurecimiento final (\varepsilon) de estos hilos.

El cable de la invención podría estar provisto de un aro externo, constituido por ejemplo de un hilo único, de metal o no, enrollado en hélice alrededor del cable según un paso más corto que el de la capa externa, y un sentido de enrollado opuesto o idéntico a aquel de esta capa externa.

Sin embargo, gracias a su armadura específica, el cable de la invención, ya auto-zunchado, no necesita generalmente el uso de un hilo de aro externo, lo que soluciona ventajosamente los problemas de desgaste entre el aro y los hilos de la capa más externa del cable.

Sin embargo, si un hilo de aro es utilizado, en el caso general donde los hilos de la capa C3 son de acero al carbono, se podrá entonces ventajosamente elegir un hilo de aro en acero inoxidable para reducir el desgaste por zunchado de éstos hilos de acero al carbono en contacto con el aro de acero inoxidable, según lo enseñado por el documento de patente WO-A-98/41682, el hilo de acero inoxidable pudiendo ser sustituido eventualmente, de manera equivalente, por un hilo compuesto donde solo la piel es de acero inoxidable y el corazón de acero al carbono, según lo descrito por ejemplo en el documento de patente EP-A-976 541. Se puede también utilizar un aro compuesto por un poliéster o un poliéster-amida aromática termótropo, según lo descrito en el documento de patente WO-A-03/048447.

El cable según la invención podrá ser obtenido según diferentes técnicas conocidas por el hombre del arte, por ejemplo en dos etapas, ante todo por envoltura por medio de una cabeza de extrusión del alma o de la armadura intermedia L+M (capas C1+C2), etapa seguida en un segundo momento por una operación final de cableado o retorcido de los N hilos restantes (capa C3) alrededor de la capa C2 así envuelta. El problema de pegarse en estado crudo planteado por la envoltura de caucho, durante las operaciones intermedias eventuales de bobinado y desbobinado podrá ser solucionado de una manera conocida por el hombre del arte, por ejemplo mediante el empleo de una película intercalada en materia plástica.

II-2. Neumático de la invención

A título de ejemplo, la figura 3 representa de una manera esquemática un corte radial de un neumático Peso-pesado 1 con armadura de carcasa radial que puede estar en conformidad o no con la invención, en esta representación general.

Este neumático 1 comprende una corona 2, dos lados 3 superiores y dos pestañas 4 en las cuales está anclada una armadura de la carcasa 7. La corona 2, superada por una banda de rodamiento (para simplificar, no representada en la Fig. 3) que es ensamblada junto a dichas pestañas 4 por los dos lados 3, es de una manera conocida en sí reforzada por una carcasa de corona 6 constituida por ejemplo al menos de dos capas cruzadas superpuestas, reforzada por cables metálicos conocidos. La armadura de la carcasa 7 se ancla aquí en cada pestaña 4 por rodamiento alrededor de dos barras 5, el retroceso 8 de esta armadura 7 estando por ejemplo dispuesta hacia el exterior del neumático 1 que es representada aquí encima de su llanta 9. La armadura de la carcasa 7 está constituida por lo menos de un capa reforzada por cables llamados "radiales", es decir que estos cables están dispuestos prácticamente paralelos unos a los otros y se extienden de una pestaña a otra para formar un ángulo comprendido entre 80º y 90º con el plano circunferencial mediano (plano perpendicular al eje de rotación del neumático que está situado a media distancia de dos pestañas 4 y pasa por el medio de la armadura de la corona 6).

Por supuesto, este neumático 1 comprende por otra parte de manera conocida una capa de goma o elastómero interior (comúnmente llamado "goma interior") que define la cara radialmente interna del neumático y que se destina para proteger la capa de la carcasa de la difusión del aire que viene del espacio interior al neumático. Ventajosamente, comprende por otra parte una capa elastomérica intermedia de refuerzo que está situada entre la capa de la carcasa y la capa interior, destinada a reforzar la capa interior y, por lo tanto, la capa de la carcasa, e igualmente destinada para deslocalizar parcialmente los esfuerzos experimentados por la armadura de la carcasa.

El neumático conforme a la invención se caracteriza por que su armadura de la carcasa 7 comprende al menos una capa de la carcasa cuyos cables radiales son cables metálicos de acero con tres capas conforme a la invención.

En esta capa de la carcasa, la densidad de los cables conforme a la invención está de preferencia comprendida entre 40 y 100 cables por dm (decímetros) de capa radial, más preferentemente entre 50 y 80 cables por dm, la distancia entre dos cables radiales adyacentes, de eje a eje, estando así de preferencia comprendida entre 1,0 y 2,5 mm, más preferentemente entre 1,25 y 2,0 mm. Los cables conforme a la invención son de preferencia dispuestos de una manera tal que la anchura (denotada "Lc") del puente de caucho, entre dos cables adyacentes, está comprendida entre 0,35 y 1 mm. Esta anchura "Lc" representa de una manera conocida la diferencia entre el paso de calandrado (paso de la instalación del cable en el tejido de caucho) y el diámetro del cable. Por debajo del valor mínimo indicado, el puente de caucho, demasiado estrecho, corre el riesgo de degradarse mecánicamente durante el trabajo de la capa, particularmente durante el curso de las deformaciones experimentadas en su propio plano por extensión o cizalla. Más allá del máximo indicado, se expone a la aparición de defectos de aspecto en los lados de los neumáticos o de penetración de objetos, por perforación, entre los cables. Más preferentemente, por estas mismas razones, la anchura "Lc" es seleccionada comprendida entre 0,5 y 0,8 mm.

De preferencia, la composición de caucho utilizada para el tejido de la capa de la carcasa presenta, en estado vulcanizado (es decir, después de la cocción), un módulo secante en extensión M10 que es inferior a 20 MPa, más preferentemente inferior a 12 MPa, en particular comprendido entre 5 y 11 MPa. Es en tal campo de módulos que se registró el mejor compromiso de resistencia entre los cables de la invención por una parte, los tejidos reforzados de estos cables por otra parte.

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III. Ejemplos de realización de la invención III-1. Naturaleza y propiedades de los hilos utilizados

Para la realización de los ejemplos de cables conformes o no conformes a la invención, se utilizan hilos finos de acero al carbono preparado según métodos conocidos, partiendo de hilos comerciales cuyo diámetro inicial es de aproximadamente 1 mm. El acero utilizado es por ejemplo un acero al carbono conocido (norma USA AISI 1069) cuyo contenido en carbono es de 0,70%.

Los hilos comerciales de partida experimentan inicialmente un tratamiento conocido de desengrasado y/o decapado antes de su puesta en práctica posterior. En este estado, su resistencia a la ruptura es igual a aproximadamente 1150 MPa, su alargamiento a la ruptura es de aproximadamente 10%. Se realiza a continuación sobre cada hilo un depósito de cobre, luego un depósito de cinc, por vía electrolítica a temperatura ambiente, y se calienta a continuación térmicamente por efecto Joule a 540ºC para obtener latón por difusión del cobre y del cinc, la relación ponderal (fase \alpha) / (fase \alpha + fase \beta) siendo igual a aproximadamente 0,85. No se realiza ningún tratamiento térmico en el hilo después de la obtención del revestimiento de latón.

Se realiza entonces en cada hilo un endurecimiento llamado "final" (es decir después del último tratamiento térmico), por trefilado en frío en medio húmedo con un lubricante de trefilado que se presenta bajo la forma de una emulsión en agua. Este trefilado húmedo es realizado de manera conocida para obtener la tasa de endurecimiento final (denotada \varepsilon) calculada a partir del diámetro inicial indicado previamente para los hilos comerciales de partida.

Por definición, la tasa de endurecimiento denotada \varepsilon es dada por la fórmula \varepsilon = Ln (S_{i}/S_{f}), en la cual Ln es el logaritmo naperiano, S_{i} representa la sección inicial del hilo antes de este endurecimiento y S_{f} la sección final del hilo después de este endurecimiento.

Jugando con la tasa de endurecimiento final, se preparan así dos grupos de hilos de diámetros diferentes, un primer grupo de hilos de diámetro medio \varphi igual a aproximadamente 0,200 mm (\varepsilon = 3,2) para los hilos de índice 1 (hilos denotados F_{1}) y un segundo grupo de hilos de diámetro medio \varphi igual a aproximadamente 0,175 mm (\varepsilon = 3,5) para los hilos de índice 2 o 3 (hilos denotados F_{2} o F_{3}).

El revestimiento de latón que rodea los hilo tiene un espesor muy pobre, específicamente inferior al micrómetro, por ejemplo del orden de 0,15 a 0,30 \mum, que es insignificante comparado al diámetro de los hilos de acero. Por supuesto, la composición del acero del hilo en sus diferentes elementos (por ejemplo C, Mn, Si) es la misma que la del acero del hilo de partida.

Se recuerda que durante el proceso de fabricación de los hilos, el revestimiento de latón facilita el trefilado del hilo, así como el pegado del hilo con caucho. Por supuesto, los hilos podrían ser recubiertos con una fina capa metálica además de latón, teniendo por ejemplo por función mejorar la resistencia a la corrosión de esos hilos y/o su adhesión al caucho por ejemplo una fina capa de Co, Ni, Zn, Al de una aleación de dos o más d los compuestos Cu, Zn, Al, Ni, Co, Sn.

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III-2. Realización de los cables A) Cables C-I y C-II

Los hilos precedentes son seguidamente agrupados bajo la forma de cables con capas de armadura 1+6+12 para el cable testigo del arte anterior (Fig. 1) y para el cable según la invención (Fig. 2); los hilos F_{1} son utilizados para formar la capa C1, los hilos F_{2} y F_{3} para formar las capas C2 y C3 de estos diferentes cables.

Cada cable está en este ejemplo de realización desprovisto de aro; presenta las características siguientes (d y p en mm):

\bullet: armadura 1+6+12;

\bullet: d_{1} = 0,200 (mm);

\bullet: (d_{1} / d_{2}) = 1,14;

\bullet: d_{2} = d_{3} = 0,175 (mm);

\bullet: p_{2} = p_{3} = 10 (mm).

Los hilos F2 y F3 de las capas C2 y C3 son enrollados en el mismo sentido de torsión (dirección Z). Los dos tipos de cable (cable testigo denotado C-I y cable de la invención denotado C-II) se distinguen por lo tanto por el único hecho que en el cable C-II de la invención, el alma central constituida por las capas C1 y C2 (armadura 1+6) fueron revestidas con una composición de caucho a base de elastómero diénico no vulcanizado (en estado crudo).

El cable C-II según la invención fue obtenido en varias etapas, inicialmente por la realización de un cable intermedio 1+6, y luego por envoltura mediante una cabeza de extrusión de este cable intermedio, seguido finalmente de una operación final de cableado de los 12 hilos restantes alrededor de la capa C2 así revestida. Para evitar el problema de "pegado en crudo" de la envoltura de caucho, se utilizó una película intercalada en materia plástica (PET) durante las operaciones intermedias de bobinado y desbobinado.

Como se puede ver claramente en la Fig. 2, en comparación con la Fig. 1, la capa C3 está alejada de la capa C2 gracias a la envoltura de esta última; la capa interna C1 se encuentra igualmente envuelta (visiblemente alejada de la capa C2), por el único hecho de la penetración del caucho entre los hilos de la capa C2.

La composición elastomérica que constituye la envoltura de caucho tiene la misma formulación, a base de caucho natural y de negro de carbono, que el de la capa de la armadura de la carcasa si los cables están destinados a reforzar.

B) Cables C-III y C-IV

Otros cables fueron fabricados para ensayos comparativos suplementarios, modificando la tasa de carbono (0,58% en vez de 0,70%). Los cables así obtenidos, testigo y conforme a la invención, son denotados respectivamente C-III y C-IV. En una variante de realización del cable C-IV (denotado C-IVbis), se engomó además la capa C1 (hilo central) el mismo antes de engomar el alma compuesta de las capas C1 y C2, y se observó que los dos tipos de cable (C-IV y CIV-bis) conducen a resultados equivalentes.

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III-3. Resistencia en neumático

Los cables con tres capas precedentes son seguidamente incorporados por calandrado en tejidos compuestos formados por una composición conocida a base de caucho natural y de negro de carbono a título de carga de refuerzo, utilizada convencionalmente para la fabricación de capas de la carcasa de los neumáticos Peso-pesados radiales. Esta composición comprende sobre todo, además del elastómero y de la carga de refuerzo, un antioxidante, ácido esteárico, un aceite de extensión, naftenato de cobalto como promotor de adhesión, finalmente un sistema de vulcanización (azufre, acelerador, ZnO).

Los tejidos compuestos reforzados por estos cables comprenden una matriz de caucho formada por dos capas finas de goma que se sobreponen a ambos lados de los cables y que presentan cada una un espesor de 0,75 mm. El paso de calandrado (paso de instalación de los cables en el tejido de caucho) es de 1,5 mm para los dos tipos de cables.

A) Ensayo 1

Se realizan dos series de ensayo de rodamiento de neumáticos Peso-pesados (denotados P-I y P-II) de dimensión 315/70 R 22.5 XZA, con en cada serie neumáticos destinados al rodamiento, otros al descortezado en el neumático nuevo.

La armadura de la carcasa de estos neumáticos está constituida por una sola capa radial formada de tejidos encauchados descritos arriba.

Los neumáticos P-I son reforzados por los cables C-I y constituyen los neumáticos testigos del arte anterior, mientras que los neumáticos P-II son los neumáticos conforme a la invención reforzados con los cables CII. Estos neumáticos son por lo tanto idénticos con excepción de los cables de capas que refuerzan su armadura de carcasa 7.

Su armadura de corona 6, en particular, está constituida de manera conocida en sí por dos semi-capas de triangulación reforzadas con cables metálicos inclinados 65 grados, superados con dos capas de trabajo superpuestas cruzadas, reforzadas con cables metálicos inextensibles inclinados 26 grados (capa radialmente interna) y 18 grados (capa radialmente externa), estas dos capas de trabajo estando recubiertas por una capa corona de protección reforzada con cables metálicos elásticos (alto alargamiento) inclinadas 18 grados. En cada una de estas capas de armadura de corona, los cables metálicos utilizados son cables convencionales conocidos, dispuestos sensiblemente en paralelo unos en relación a los otros, y todos los ángulos de inclinación indicados son medidos en relación al plano circunferencial mediano.

Los neumáticos P-I son neumáticos comercializados por el solicitante para los vehículos Peso-pesados y constituyen, debido a sus funcionamientos reconocidos, un testigo de selección para este ensayo.

Se someten estos neumáticos a una prueba de rodamiento severa según lo descrito en el párrafo I-2, conduciendo la prueba hasta la destrucción forzada de los neumáticos probados.

Se observa entonces que los neumáticos testigos P-I, bajo condiciones muy severas de rodamiento que le son impuestos a ellos, se destruyen al final de una distancia media de 232 000 km, seguido de una ruptura de la capa de la carcasa (numerosos cables C-I rotos en la zona baja del neumático). Esto ilustra para el hombre del arte el funcionamiento muy elevado de los neumáticos testigos; tal kilometraje recorrido equivale a un rodamiento continuo de cerca de 8 meses aproximadamente y a casi 80 millones de ciclos de fatiga.

Pero, de manera inesperada, los neumáticos P-II conforme a la invención demostraron una resistencia definitivamente más alta, con una distancia media recorrida de cerca a 400 000 km, es decir una ganancia de resistencia de aproximadamente 70%.

Por otra parte, se observa que la destrucción de los neumáticos de la invención ocurre no al nivel de la armadura de la carcasa que continúa resistiendo, sino en la armadura corona, lo que ilustra el funcionamiento excelente de los cables según la invención.

Después del rodamiento, se realiza un descortezamiento es decir una extracción de los cables fuera de los neumáticos. Los cables entonces son sometidos a ensayos de tracción, midiendo cada vez la fuerza-ruptura inicial (cable extraído del neumático nuevo) y la fuerza-ruptura residual (cable extraído del neumático que rodó) de cada tipo de hilo, según la posición del hilo en el cable, y para cada uno de los cables probados. Solamente los cables testigos C-I no rotos durante el rodamiento son tomados en cuenta para esta prueba.

La pérdida media \DeltaFm se da en % en la tabla 1 abajo; se calcula al mismo tiempo para los hilos de la capa interna C1 y para los hilos de las capas C2 y C3. Las pérdidas de \DeltaFm globales son igualmente medidas en los cables.

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TABLA 1

1

Con la lectura de la tabla 1, se observa que, cualquiera que sea la zona del cable analizada (capa C1, C2 o C3), los mejores resultados, en gran medida, son registrados en los cables C-II conforme a la invención: se observa particularmente que mientras más se penetra al interior del cable (capa C3, C2 y luego C1), más elevada es la pérdida \DeltaFm, aquella del cable según la invención siendo de 4 a 6 veces menor aquella del cable testigo, según la capa C1, C2 o C3 considerada.

Finalmente y sobre todo, el cable según la invención C-II que sin embargo resistió una distancia de rodamiento definitivamente muy superior, revela un desgaste total (\DeltaFm) que es cinco a seis veces más bajo que el del cable testigo (3,5% en vez de 19%).

Correlativamente a estos resultados, un examen visual de los diferentes hilos demuestra que los fenómenos de desgaste o de zunchado (erosión del material en los puntos de contacto), que resulta de la fricción repetida del hilo entre ellos, son claramente reducidos en los cables C-II con relación a los cables C-I.

En resumen, la utilización del cable C-II conforme a la invención permite aumentar de manera totalmente significativa la longevidad de la carcasa, ya excelente además en el neumático testigo.

Los resultados de la resistencia descritos arriba aparecen además muy bien correlacionados con la tasa de penetración de los cables por el caucho, según lo explicado de aquí en adelante.

Los cables C-I y C-II no fatigados (después de que extracción fuera de los neumáticos nuevos) fueron sometidos a la prueba de permeabilidad al aire descrita en el párrafo I-1, midiendo el volumen de aire (en cm^{3}) que atraviesa los cables en 1 minuto (promedio de 10 mediciones).

La tabla 2 abajo presenta los resultados obtenidos, en término de flujo medio de aire (promedio de 10 mediciones - en unidades relativas base 100 en los cables testigos) y de un número de medidas que corresponden a un flujo de aire nulo.

TABLA 2

2

Se observa que los cables C-II de la invención son aquellos que, por mucho, presentan la permeabilidad al aire más reducida (flujo medio de aire nulo o prácticamente nulo) y, por consiguiente, la tasa de penetración por el caucho más elevada.

Los cables según la invención, hechos impermeables por la envoltura de caucho que recubre su capa intermedia C2 (y la capa interna C1), se encuentran así protegidos de los flujos de oxígeno y de humedad que transitan por ejemplo desde los lados o la banda de rodamiento de los neumáticos hacia las zonas de la armadura de la carcasa, donde los cables de manera conocida son sometidos a trabajo mecánico más intenso.

B) Ensayo 2

En un segundo ensayo, se fabricaron neumáticos nuevos Peso-pesados de la misma dimensión (315/70 R 22.5 XZA) que previamente, usando esta vez cables C-III y C-IV, y después se sometieron estos neumáticos (respectivamente P-III y P-IV) a la misma prueba de resistencia que precedentemente.

Los neumáticos testigos (denotados P-III), bajo estas condiciones extremas de rodamiento, recorrieron una distancia promedio de 250 000 km, con una deformación al final de su zona pestaña debido a una ruptura incipiente de los cables testigos (denotados C-III) en la zona ya mencionada.

Bajo las mismas condiciones, los neumáticos conforme a la invención (denotados P-IV) revelaron una resistencia definitivamente mejorada, con una distancia recorrida promedio de 430 000 km, es decir una ganancia de la resistencia de aproximadamente 70%. Por otra parte, debe ser subrayado que la destrucción de los neumáticos de la invención no ocurrió al nivel de la armadura de refuerzo de la carcasa (que continuó resistiendo), sino en la armadura de refuerzo de la corona, lo que ilustra y confirma el funcionamiento excelente de los cables según la invención.

Después de descortezar, los resultados siguientes fueron obtenidos:

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TABLA 3

3

Estos resultados confirman en gran parte los de la tabla 2 precedente, yendo incluso más allá, puesto que casi no se observa pérdida en los cables C-IV de la invención, comparativamente con los cables testigos C-III, cualquiera que sea la capa (C1, C2 o C3) considerada.

En conclusión, como lo demuestran los ensayos precedentes, los cables de la invención permiten reducir de manera notable los fenómenos de fatiga-fricción-corrosión de los cables en las armaduras de la carcasa de los neumáticos, particularmente de los neumáticos Peso-pesados, y mejorar así la longevidad de estos neumáticos.

En fin, aunque no es lo único, se constató por otra parte que estos cables según la invención, gracias a su construcción particular y probablemente a una resistencia al pandeo en gran parte mejorada, ofrecían a las armaduras de la carcasa de los neumáticos una resistencia notablemente mejorada, de un factor dos a tres, en rodamiento bajo presión reducida.

Por supuesto, la invención no se limita a los ejemplos de realización precedentemente descritos.

Es así por ejemplo que las capas internas C1 de los cables de la invención podrían estar constituidos por un hilo de sección no circular, por ejemplo deformada plásticamente, particularmente un hilo de sección sensiblemente oval o poligonal, por ejemplo triangular, cuadrado o también rectangular; la capa C1 podría también estar constituida por un hilo preformado, de sección circular o no, por ejemplo un hilo ondulado, enroscado, torcido en forma de hélice o de zigzag. En tales casos, debe ser por supuesto entendido que el diámetro d_{1} de la capa C1 representa el diámetro del cilindro de revolución imaginario que rodea el hilo central (diámetro de obstrucción), y no el diámetro (o cualquier otro tamaño transversal, si su sección no es circular) del hilo central en sí mismo. Sería igual si la capa C1 estuviera formada no de un solo hilo como en los ejemplos precedentes, sino de varios hilos agrupados entre ellos, por ejemplo de dos hilos dispuestos en paralelo uno al otro o torcidos juntos, en una dirección de torsión idéntica o no a la de la capa intermedia C2.

Por razones de factibilidad industrial, de coste y de funcionamiento total, se prefiere sin embargo poner en práctica la invención con un solo hilo central (capa C1), lineal convencional de sección circular.

Además, el hilo central siendo menos solicitado durante la operación de cableado que los otros hilos, teniendo en cuenta su posición en el cable, no es necesario para este hilo emplear por ejemplo composiciones de acero que ofrecen una ductilidad en torsión elevada; se podrá ventajosamente utilizar cualquier tipo de acero, por ejemplo un acero inoxidable.

Por otra parte, un (por lo menos uno) hilo lineal de una de las dos capas C2 y/o C3 podría también ser sustituido por un hilo preformado o deformado, o más generalmente por un hilo de sección diferente de la de los otros hilos de diámetro d_{2} y/o d_{3}, de manera por ejemplo de mejorar más la penetrabilidad del cable por el caucho o cualquier otra materia, el diámetro de obstrucción de este hilo de reemplazo pudiendo ser inferior, igual o superior al diámetro (d_{2} y/o d_{3}) de los otros hilos constitutivos de la capa (C2 y/o C3) en cuestión.

Sin que el espíritu de la invención sea modificado, todo o parte de los hilos que constituyen el cable conforme a la invención podría estar constituidos de hilos, además de los hilo de acero, metálicos o no, particularmente hilos en materia mineral u orgánica de alta resistencia mecánica, por ejemplo mono-filamentos en polímeros orgánicos cristales líquidos.

La invención también se relaciona con cualquier cable de acero multi-cordón ("multi-strand rope") donde la armadura incorpora al menos, como cordón elemental, un cable con tres capas conforme a la invención.

Claims

1. Cable metálico con tres capas de construcción L+M+N que comprende una capa interna C1 con L hilos de diámetro d_{1} con L yendo de 1 a 4, rodeado por un capa intermedia C2 con M hilos de diámetro d_{2} enrollados juntos en hélice según un paso p_{2} con M yendo de 3 a 12, dicha capa C2 siendo rodeada por una capa externa C3 de N hilos de diámetro d_{3} enrollados juntos en hélice según un paso p_{3} con N yendo de 8 a 20, caracterizado porque una envoltura constituida de una composición de caucho reticulable o reticulado a base al menos de un elastómero diénico recubre al menos dicha capa C2.

2. Cable según la reivindicación 1, el elastómero diénico de la envoltura de caucho siendo seleccionado del grupo constituido por los polibutadienos, el caucho natural, los poliisoprenos de síntesis, los copolímeros de butadieno, los copolímeros de isopreno, y las mezclas de estos elastómeros.

3. Cable según la reivindicación 2, el elastómero diénico siendo seleccionado del grupo constituido por el caucho natural, los poliisoprenos de síntesis, y las mezclas de estos elastómeros.

4. Cable según la reivindicación 3, el elastómero diénico siendo caucho natural.

5. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, dicha composición de caucho comprendiendo negro de carbono a título de carga de refuerzo.

6. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, la composición de caucho presentando en estado reticulado un módulo secante en extensión inferior a 20 MPa.

7. Cable según la reivindicación 6, el módulo secante en extensión de la composición de caucho siendo inferior a 12 MPa.

8. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, dicha composición de caucho siendo utilizable para constituir la matriz de caucho de una capa de la armadura de la carcasa del neumático.

9. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, su capa externa C3 siendo una capa saturada.

10. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, dicha envoltura de caucho recubriendo además la capa C1.

11. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, la envoltura de caucho separando además los hilos dos a dos adyacentes de la capa intermedia C2.

12. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, la envoltura de caucho recubriendo la semicircunferencia radialmente interior de cada hilo de dicha capa C3, de modo que separe los hilos dos a dos adyacentes a dicha la capa C3.

13. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, la capa intermedia C2 comprendiendo seis o siete hilos (M = 6 o 7).

14. Cable según la reivindicación 13, caracterizado por que presenta las características siguientes (d_{1}, d_{2}, d_{3}, p_{2} y p_{3} en mm):

-: (i) 0,10 < d_{1} < 0,28 ;

-: (ii) 0,10 < d_{2} < 0,25 ;

-: (iii) 0,10 < d_{3} < 0,25 ;

-: (iv) M = 6 o M = 7 ;

-: (v) 5 \pi (d_{1} + d_{2}) < p_{2} \leq p_{3} < 5 \pi (d_{1} + 2d_{2} + d_{3});

-: (vi) los hilos de dichas capas C2, C3 son enrollados en el mismo sentido de torsión.

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15. Cable según la reivindicación 14, caracterizado por que verifica las relaciones siguientes:

: para M = 6 : 1,10 < (d_{1} / d_{2}) < 1,40;

: para M = 7 : 1,40 < (d_{1} / d_{2}) < 1,70.

16. Cable según las reivindicaciones 14 o 15, caracterizado por que p_{2} = p_{3}.

17. El cable según la reivindicación 16, caracterizado por que su capa externa C3 presenta una sección transversal prácticamente circular.

18. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por que es de construcción 1+M+N, dicha capa interna C1 estando constituida por un solo hilo.

19. Cable según la reivindicación 18, caracterizado por que es seleccionado del grupo constituido por los cables de construcción 1+6+10, 1+6+11, 1+6+12, 1+7+11, 1+7+12 y 1+7+13.

20. Cable según la reivindicación 19, caracterizado por que es de construcción 1+6+12.

21. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, caracterizado por que verifica las relaciones siguientes:

: 0,18 < d_{1} < 0,24;

: 0,16 < d_{2} \leq d_{3} < 0,19;

: 5 < p_{2} \leq p_{3} < 12.

22. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 21, caracterizado por que verifica las relaciones siguientes:

: 0,18 < d_{1} < 0,24;

: 0,16 < d_{2} \leq d_{3} < 0,19;

: 20 < p_{2} \leq p_{3} < 30.

23. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, la envoltura de caucho presentando un espesor medio que va de 0,010mm a 0,040 mm.

24. Cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, los hilos de cada una de las capas C1, el C2 y C3 siendo de acero al carbono.

25. Cable según la reivindicación 24, el contenido en carbono del acero estando comprendido en un campo de 0,4% a 1,0%.

26. Utilización de un cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, como elemento de refuerzo de artículos en materia plástica y/o en caucho.

27. Utilización de un cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, como elemento de refuerzo de productos semielaborados en materia plástica o en caucho.

28. Utilización de un cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, como elemento de refuerzo de una armadura de la carcasa del neumático destinado a un vehículo industrial.

29. Producto semielaborado en materia plástica y/o en caucho, caracterizado por que comprende a título de elemento de refuerzo un cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25.

30. Tejido compuesto utilizable como capa de la armadura de la carcasa de un neumático Peso-pesado, caracterizado por que comprende una matriz de caucho reforzada por un cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25.

31. Tejido compuesto según la reivindicación 30, caracterizado por que dicha matriz de caucho presenta, en el estado reticulado, un módulo secante en extensión que es inferior a 20 MPa, de preferencia inferior a 12 MPa.

32. Neumático reforzado de un cable según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25 o que comprende un tejido compuesto según las reivindicaciones 30 o 31.

33. Neumático según la reivindicación 32, destinado a un vehículo industrial seleccionado del grupo constituido por las camionetas, los vehículos Peso-pesados, las máquinas agrícolas o de tipo civil, aviones, vehículos de transporte o de manutención, dicho neumático comprendiendo una armadura de la carcasa que es anclada en dos pestañas y que es superada radialmente por una armadura de corona superada ella misma por una banda de rodamiento que es reunida a esas pestañas por dos lados, caracterizado por que dicha armadura de carcasa comprende cables según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25.

34. Neumático según la reivindicación 33, caracterizado por que está destinado para un vehículo Peso-pesado.