FR2619532A1 - Pneus renforces avec des cables en fibres synthetiques a base de poly(alcool vinylique) a haute tenacite - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un pneu comportant des câbles faits de fibres à base de poly(alcool vinylique) et satisfaisant aux exigences suivantes : (1) la ténacité, S (g/d), des câbles retirés du pneu satisfont à la relation : S >= 14,5 - 12NT , dans laquelle NT est le coefficient de torsion, représenté par :NT = N X 0,139 X D/rho X 10**-**3N, D et rho étant respectivement le numéro de torsion (tours/10 cm), la moitié du denier total des câbles et la masse volumique des câbles; (2) le pourcentage de conservation de la ténacité des câbles, dans un état absolument sec, n'est pas inférieur à 90 % de la valeur avant le traitement à l'eau bouillante. L'état absolument sec signifie que le câble est séché après avoir été traité à l'eau bouillante à 120 degre(s)C tout en étant maintenu à une longueur constante.

Description

La présente invention concerne des pneus dont les

câbles utilisés ont une résistance à la fatigue améliorée.

On a, jusqu'à présent, largement utilisé, pour les fibres industrielles servant de renforts au caoutchouc, des

fibres synthétiques à base de poly(alcool vinylique) (dési-

gnées dans la suite en abrégé par "fibres de PVA"). Cepen-

dant, les fibres de PVA ont une mauvaise résistance à la fa-

tigue et sont essentiellement solubles dans l'eau. Du fait des caractéristiques de ce polymère, les fibres de PVA ont une moins bonne résistance à l'eau chaude. Par conséquent, il arrive couramment que, comme les câbles renforçant les pneus subissent de fréquentes applications de déformations en flexion, les fibres de PVA ne soient utilisées que comme partie des matériaux de l'armature dans les pneus radiaux,

ces matériaux d'armature subissant des déformations relati-

vement plus faibles.

Toutefois, comme le décrivent les demandes de brevet japonais ouvertes à l'inspection publique n 59-130 314 et 59-100 710, on en est venu à améliorer la ténacité des fibres de PVA en augmentant la masse moléculaire dans une

mesure extrêmement importante (par exemple, une masse molé-

culaire moyenne supérieure ou égale à 400 000). Il est tou-

tefois difficile de produire industriellement des polymères PVA ayant une masse moléculaire si élevée. En outre, leur

coût de production augmente grandement du fait de leur dif-

ficulté de production, en comparaison de fibres comme le po-

lyester ou le nylon utilisées pour les câbles courants ser-

vant de renfort de pneus. Ainsi, les polymères PVA n'ont pas

acquis de compétitivité commerciale.

Dans ces circonstances, on a découvert un procédé qui

permet d'obtenir industriellement, d'une manière relative-

ment aisée, des fibres de PVA à haute ténacité, à grande échelle, en augmentant la masse moléculaire des polymères PVA dans une mesure légèrement supérieure à celle des fibres

de PVA classiques (par exemple, voir demandes de brevets ja-

ponais ouvertes à l'inspection publique n 60-126 311 et 60-

126 312). On peut ainsi prévoir une bonne possibilité d'utilisation des fibres de PVA sur le plan industriel et commercial pour les câbles pour pneus. Bien que les fibres de PVA à haute ténacité ainsi préparées aient une ténacité et un module inférieurs par rapport aux fibres d'aramide, leur résistance mécanique est bien meilleure que celle des fibres classiques comme le nylon, le polyester, etc. On a ainsi pensé d'abord que les fibres de PVA de ce type étaient

suffisantes pour être utilisées comme câble pour pneus.

Comme le décrit la demande de brevet japonais ouverte à l'inspection publique n 61-108 713, les fibres de PVA à haute ténacité obtenues par le procédé ci-dessus possèdent une résistance grandement améliorée contre les applications de déformations mécaniques, si on les compare aux fibres classiques. Par conséquent, on a pensé que les fibres de PVA ainsi améliorées possédaient une résistance à la fatigue

suffisante en pratique pour servir de câbles pour pneus.

La Demanderesse a toutefois constaté que les

fibres de PVA à haute ténacité obtenues par le procédé ci-

dessus présentaient un sérieux défaut de résistance à la fa-

tigue. Ainsi, les fibres de PVA manquent de résistance à la fatigue lorsqu'on les emploie comme câbles pour pneus telles quelles et leurs câbles se coupent lors du roulement sur les routes courantes (on désigne ce phénomène, dans la suite, par "CC": cassure des câbles). Ainsi, les fibres de PVA ne conviennent pas du tout pour une application pratique, du point de vue de la sécurité des pneus. Cela va être expliqué

plus en détail.

On prépare des pneus pour véhicules de tourisme ayant une dimension de 195/70 SR 14 en utilisant des matériaux de fibres connus, indiqués sur le tableau 1 suivant, dans les conditions indiquées sur ce tableau, comme câbles pour la nappe de carcasse. En ce qui concerne ces pneus, on évalue le pourcentage de conservation de la résistance mécanique des câbles de la nappe de carcasse, après un roulement sur tambour ou après un roulement sur route, en comparaison avec

la résistance mécanique des câbles frais. Les résultats ob-

tenus sont également indiqués sur le tableau 1. On mesure le pourcentage de conservation de la résistance mécanique des

câbles dans la nappe de carcasse en un endroit du pneu mar-

qué par "x" sur la figure 1.

TABLEAU 1

CDnstruction'f% ee conservation de t de conservation de

onstruction de la torsion la résistance mécani- la résistance mecani-

du câble du câbl e lue après roulement lue apres roulemeont (tours/10 cm) dle 20 000 km sur de 50 000 km sur ______________________ _1- _mhbrn1 r rm it i

Fibres de PVA classiques 1800 d/2 36 x 36 CC à. 4 700 km -

Fibres de PVA a naute ténacité (demande de brevet japonais n 1500 d/2 39 x 39 60% 20-40%

61-108 713)

Fibres de polyester 1500 d/2 40 x 40 60% Pas moins de.90% rL

Comme on le constate, d'après le tableau 1, le pourcen-

tage de conservation de la résistance mécanique des câbles

en fibres de PVA à haute ténacité, après roulement sur tam-

bour, est équivalent à celui des fibres de polyester. Par ailleurs, le pourcentage de conservation de la résistance mécanique des câbles en fibres de polyester, après roulement sur route, n'est pas inférieur à 90%, tandis que celui des fibres de PVA à haute ténacité s'est abaissé à 2040%. De plus, certains pneus font apparaître des CC et sont proches

de la crevaison.

Le roulement sur route ci-dessus est réalisé sur un

pneu monté sur un véhicule ordinaire et gonflé à une pres-

sion interne normale (habituellement de 1,7 kg/cm2). Ces conditions de roulement représentent un état contrôlé de conditions d'utilisation des pneus. Dans les conditions d'utilisation ordinaires, il est possible que des pneus soient utilisés à un état anormal, par exemple quelquefois surchargés ou quelquefois roulant à une pression interne ne dépassant pas 1,0 kg/cm2. Par conséquent, le fait que le pourcentage de conservation de la résistance mécanique des câbles, après un roulement de 50 000 km sur route à l'état contrôlé, soit de 20-40%, signifie que l'on doit juger que les pneus ne garantissent pas du tout la sécurité dans des conditions normales d'utilisation. Ainsi, on a jugé que ces

pneus ne pouvaient pas du tout être utilisés dans la pra-

tique. Comme on l'a indiqué ci-dessus, puisqu'on a considéré que le phénomène particulier aux fibres de PVA ne pouvait pas être décelé par l'essai de roulement sur tambour des

pneus ou par un essai de roulement en laboratoire appelé es-

sai de fatigue des chambres, la Demanderesse a

réalisé en outre les essais suivants pour étudier soigneuse-

ment les causes de la fatigue ci-dessus. On a tout d'abord préparé des pneus pour véhicules de tourisme à structure de

carcasse plissée ayant une dimension de P235/75R15, en uti-

lisant respectivement différents matériaux de fibres indi-

qués sur le tableau 2 comme câbles d'armature, dans les conditions également indiquées sur ce tableau. En ce qui

concerne ces pneus, on a évalué, de la même manière que ci-

dessus, le pourcentage de conservation de la résistance mé-

canique des câbles d'armature, après un roulement sur route.

Les résultats obtenus sont également indiqués sur le tableau 2. Le pourcentage de conservation de la résistance mécanique du câble de l'armature a été mesuré en un endroit marqué par

"x" sur la figure 2.

TABLEAU 2

Construc- Construc- Pourcentage de tion du tion de la conservation de

câble torsion du la résistance mé-

câble (tours/ canique après rou-

cm) lement de 32 000 km sur route Fibre d'aramide 1500 d/2 32 x 32 95=100% Fibres de PVA à haute ténacité (demande de brevet japonais nQ 61- 108 713) 1500 d/2 31 x 31 60=70% Comme on le constate, d'après le tableau 2 ci-dessus, même en utilisant les fibres de PVA à haute ténacité comme

cables d'armature, le pourcentage de conservation de la ré-

sistance mécanique des câbles s'abaisse à environ 60% de la valeur du cable frais. Ainsi, il s'avère que ces fibres de

PVA à haute ténacité posent un sérieux problème de résis-

tance à la fatigue.

Le but de la présente invention est d'obtenir des fibres de PVA à haute ténacité dont la résistance mécanique des câbles ne diminue presque pas après un roulement sur route, et d'améliorer la durabilité des pneus par l'emploi

de ces fibres de PVA à haute ténacité comme câbles de ren-

fort des pneus.

La présente invention a donc pour objet un pneu ren-

forcé de câbles faits de fibres à base de poly(alcool viny-

lique), dans lequel la ténacité, S (g/d), de ces câbles re-

tirés du pneu satisfont à la relation: S 2 14,5 - 12NT, dans laquelle NT est le coefficient de torsion, représenté par NT = N x |0,139 x D/ê x 103, N, D et e étant respectivement le numéro de torsion (tours/10 cm), la moitié du denier total des câbles et la masse volumique des câbles; et le pourcentage de conservation de la résistance mécanique du câble, dans un état absolument sec, n'est pas inférieur à % de la valeur avant le traitement à l'eau bouillante, l'état absolument sec signifiant que le câble est séché après avoir été traité à l'eau bouillante à 120 C, tout en

étant maintenu à une longueur constante.

Les buts, caractéristiques et avantages de l'invention

seront mieux compris à la lecture de la description qui

suit, faite conjointement aux dessins annexés, donnés à

titre illustratif et non limitatif de la présente invention.

Pour mieux comprendre l'invention, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe partielle d'un pneu pour véhicule de tourisme ayant une dimension de 195/70 SR 14; la figure 2 est une vue en coupe partielle d'un pneu pour véhicule de tourisme ayant une dimension de P235/75R15; et la figure 3 est une vue en perspective d'un récipient en verre haute pression servant à traiter les câbles pour

pneus avec de l'eau bouillante.

La Demanderesse a étudié à fond les causes de la diminution de ténacité sus-mentionnée des câbles en fibres de PVA à haute ténacité, après un roulement sur route, et a acquis la connaissance suivante. Après avoir retiré les câbles d'un pneu ayant roulé sur route, les avoir encapsulés dans une résine époxyde et les avoir coupés à l'aide d'un microtome, on a observé une section droite d'un câble. Cette observation a révélé que les filaments proches de la surface d'intersection entre une torsion de retordage et une torsion primaire étaient grandement déformés et que

ou plus des filaments étaient collés sour forme d'un pa-

quet. En général, comme les filaments jouent un rôle de dis-

persion de la déformation appliquée à un câble sur chaque filament, la réduction de résistance mécanique des filaments ou du câble est favorisée lorsque les filaments se collent

les uns aux autres et ne peuvent plus ainsi disperser uni-

formément la déformation.

Afin d'élucider davantage le phénomène de cohésion sus-

mentionné des filaments, on a détordu la torsion de retor-

dage et la torsion du câble, et on a observé au microscope l'interface du câble à laquelle la torsion de retordage et

la torsion du câble entrent au contact l'une de l'autre.

Cela a révélé qu'entre quelques uns et des dizaines de fila-

ments étaient comprimés à la manière d'un film pour donner

une unité et qu'il était impossible d'atténuer la déforma-

tion appliquée, ce que l'on considère comme étant fait par les filaments eux-mêmes. Un tel phénomène de cohésion des

filaments ne s'observe pas dans le cas des fibres de polyes-

ter ou des fibres d'aramide et est un phénomène particulier

que l'on n'observe que dans les fibres de PVA.

Par ailleurs,'bien que l'on observe légèrement le phé-

nomène de cohésion des filaments ci-dessus dans une partie

des câbles ayant été soumis à un essai de roulement sur tam-

bour (20 000 km de roulement, pourcentage de conservation de la résistance mécanique des câbles: 60%), son degré est

extrêmement faible.

En conséquence, on considère que la contrainte est en-

core uniformément dispersée sur les filaments dans l'essai de roulement sur tambour. En ce qui concerne les fibres de PVA classiques, la CC se produit même pour un roulement de

4 700 km sur tambour, tandis que la résistance mécanique ré-

siduelle des fibres de PVA à haute ténacité ci-dessus est de %, même après un roulement de 20 000 km. On constate ainsi

que la résistance à la fatigue de ces dernières est nette-

ment améliorée en comparaison de celle des fibres de PVA

classiques. Cependant, le phénomène de diminution de la ré-

sistance mécanique des câbles faits même en fibres de PVA à

haute ténacité ainsi améliorés, diminution qui est impor-

tante après un roulement sur route, est un phénomène qui dé-

passe ce à quoi on peut s'attendre d'après une connaissance classique.

Dans ces circonstances, on a ob-

servé de près les câbles et les filaments après un roulement sur route et après un roulement sur tambour et on a découvert des différences indiquées ci-dessous. Ainsi, (1) comme les pneus roulent et s'arrêtent de façon répétée

dans le cas d'un roulement sur route, ils sont soumis de fa-

çon répétée à une hystérésis de température irrégulière, i dans un intervalle de températures allant de la température ambiante à 100 C; (2) la contrainte appliquée, que reçoivent les câbles, varie toujours irrégulièrement pendant un roulement sur route et

les endroits o les filaments frottent l'un sur l'autre va-

rient donc et les forces de frottement appliquées varient également; (3) en revanche, les câbles sont placés dans des conditions de haute température, non inférieures à 100 C, dans le cas

du roulement sur tambour, de sorte que les filaments eux-

mêmes se ramollissent et ont tendance à atténuer les forces

de frottement entre eux.

La connaissance ci-dessus peut s'expliquer par le fait suivant.

Les filaments des câbles, après le roulement sur tam-

bour, présentent une surface dite oblique, du fait de la

concentration du frottement entre les filaments en un en-

droit des filaments. En revanche, on observe des égrati-

gnures dues au frottement entre les filaments, en un certain nombre d'endroits des surfaces des filaments des câbles

ayant subi le roulement sur route. On observe les égrati-

gnures en plusieurs endroits de la surface oblique. Dans le but d'améliorer la résistance à la fatigue des câbles faits de fibres de PVA à haute ténacité, en diminuant la force appliquée lorsque les filaments se collent les uns aux autres pour former un paquet, il suffit d'empêcher la cohésion des filaments. La présente invention a été élaborée sur la base de la connaissance ci-dessus, en considérant ce

qui suit.

Comme les fibres de PVA contiennent, par nature, des liaisons hydrogène intramoléculaires, on considère que les

liaisons hydrogène présentent une affinité vis-à-vis des mo-

lécules d'eau, même en présence d'une petite quantité d'eau, ce qui conduit à une cohésion facile des fibres de PVA elles-mêmes. On considère également que des molécules d'eau pénètrent dans les parties non cristallines des fibres de PVA et provoquent un gonflement des parties non cristallines des fibres de PVA, ce qui engendre la réduction du point de

transition vitreuse.

Dans le cas des fibres de PVA à haute ténacité ci-des-

sus, on peut obtenir une haute ténacité, par exemple en den-

sifiant les parties non cristallines ou en réalisant une orientation poussée. La demande de brevet japonais ouverte à l'inspection publique n 61-108 713 décrit que l'on peut améliorer la résistance à la vapeur de ces fibres de PVA à haute ténacité. Toutefois, comme le montrent les résultats sus-mentionnés, il est impossible d'améliorer la résistance à la fatigue des câbles, lors du roulement sur route, en

n'effectuant que ces améliorations.

Dans ces circonstances, on a considéré

considéré que, si les parties non cristallines sont densi-

fiées davantage ou si l'on forme ce que l'on appelle une structure à peau et âme, on peut empêcher la cohésion entre

les filaments, due à l'eau et à la chaleur, de manière à em-

pêcher sensiblement la réduction de la résistance mécanique

des câbles en fibres de PVA à haute ténacité pendant le rou-

lement sur route, et on a, grâce à des recherches plus

poussées, réalisé la présente invention.

La présente invention concerne un pneu renforcé par des câbles de fibres de PVA, dans lequel la ténacité, S (g/d), des câbles de fibres de PVA retirés du pneu satisfait à la relation suivante:

S 2 14,5 - 12 NT

dans laquelle NT est le coefficient de torsion, représenté

par NT = N x /0,139 x D/e x 10-3, N. D et e étant respecti-

vement le numéro de torsion (tours/10 cm), la moitié du de-

nier total des câbles et la masse volumique des câbles; et le pourcentage de conservation de la résistance mécanique du câble, dans un état absolument sec, tel que les câbles sont séchés après avoir été traités à l'eau bouillante à 120 C, tout en étant maintenus à une longueur constante, n'est pas

inférieur à 90% de celui avant le traitement à l'eau bouil-

lante. Le traitement des câbles maintenus à une longueur constante signifie spécifiquement que le câble retiré du pneu est enroulé sur une bobine à écheveaux sous une tension

de 0,10 g/d et est traité dans l'eau et dans l'eau bouil-

lante par élévation de la température depuis la température ambiante jusqu'à 120 C, à une vitesse de chauffage de

4 C/min, dans un autoclave, tandis que la longueur est main-

tenue constante sous la même tension.

L'état absolument sec signifie un état dans lequel le

câble traité ci-dessus est séché dans l'air jusqu'à une te-

neur en eau d'environ 2,5%, dans un dessiccateur, à la température ambiante pendant 48 heures, et ensuite séché dans une étuve à 1200C pendant 20 minutes, jusqu'à poids

constant.

La Demanderesse a tout d'abord découvert que, si la résistance mécanique résiduelle des câbles ayant subi le traitement à l'eau bouillante et le séchage subséquent n'est pas inférieure à 90% de celle des câbles avant le traitement à l'eau bouillante, cela refoule à 20% au pus la iL-

tion de la résistance mécanique des câbles après le roule-

ment sur route, et les câbles sont ainsi améliorés dans une mesure qui ne pose aucun problème de sécurité pendant le roulement sur route. On considère que la résistance à l'eau bouillante est améliorée de cette manière par l'augmentation de la densification des parties non cristallines et la

transformation de la structure en un type peau-âme.

Ensuite, on peut généralement obtenir un vinylon à haute ténacité, nécessaire dans la présente invention, en utilisant un polymère dans lequel la masse moléculaire est grandement accrue, en comparaison de celles qui servent à la production de vinylon classique, et en augmentant le pourcentage d'étirage pendant le filage, ou par un procédé de filage couramment dit en gel, dans lequel un polymère ayant une masse moléculaire extrêmement élevée est filé à

partir d'une solution diluée et étiré à un fort pourcentage.

A ce moment, on peut améliorer la résistance à la dégrada-

tion thermique à l'état humide, etc, du vinylon, en le modi-

fiant chimiquement par traitement thermique des fibres éti-

rées ou par transformation thermique de ces fibres sous

forme d'un acétal, d'un formal, ou analogue.

Les demandes de brevet japonais ouvertes à l'inspection publique n 61108 711, 61-108 712 et 61-108 713 décrivent qu'une solution de polymère à base de PVA ayant un degré de polymérisation non inférieur à 1500 est déchargée par les nombreux trous d'une tuyère perforée, des filaments gélifiés sont étirés dans des conditions sans solvant à un étirement non inférieur à 13 fois, et la teneur en structure syndiotactique

n'est pas inférieure à 52%. Cependant, on ne peut pas empê-

cher, par ce procédé, que la résistance des câbles, après un

roulement du pneu sur route, ne s'abaisse de façon impor-

tante. Ainsi, on décharge d'abord une solution de polymère à base de PVA à travers les trous d'une tuyère perforée et on

la gélifie dans un bain de refroidissement contenant un li-

quide qui ne présente pas d'affinité vis-à-vis du solvant de

la solution de polymère et qui est maintenu à des tempéra-

tures suffisamment élevées pour gélifier le polymère. En-

suite, on soumet les filaments gélifiés à une élimination du solvant. A ce moment, il est nécessaire de réprimer l'élimination du solvant jusqu'à une vitesse extrêmement faible. Par exemple, il est nécessaire d'effectuer l'élimination du solvant lentement en utilisant un bain de solidification contenant un mélange de méthanol, d'éthanol ou d'acétone et de DMSO comme bain de solidification, ou en étirant thermiquement les filaments gélifiés et en abaissant progressivement la concentration en DMSO, comme solvant du polymère à base de PVA, dans le bain de solidification, en mélangeant de l'eau dans le DMSO. En effectuant

l'élimination du solvant de cette manière, on peut grande-

ment empêcher les filaments de se coller les uns aux autres.

Ainsi, on peut obtenir des câbles de fibres de PVA à haute ténacité qui ne posent absolument aucun problème de sécurité

lors du roulement sur route.

Dans les pneus selon la présente invention, le pourcen-

tage de conservation de la ténacité des câbles de fibres de PVA à haute ténacité retirés des pneus après le roulement

sur route n'est pas inférieur à 80%. En outre, le pourcen-

tage de conservation de la ténacité n'est pas inférieur à

%, même dans le cas o on utilise les câbles comme arma-

ture. Les fibres de PVA à haute ténacité satisfaisant aux

exigences de la présente invention peuvent améliorer grande-

ment la ténacité et le module d'élasticité, en comparaison

des fibres de nylon et de polyester classiques. Il en ré-

sulte que l'on peut grandement réduire la quantité de câbles utilisée, en comparaison des câbles de fibres classiques, ce qui permet une réduction de poids et une faible résistance de roulement des pneus. En outre, lorsqu'on utilise de tels câbles comme matériau d'armature, à la place des câbles

d'acier, on peut réduire les bruits de roulement et large-

ment améliorer le confort de roulement. La présente inventeion va maintenant être expliquée à

l'aide des exemples et des exemples comparatifs suivants.

On va d'abord expliquer des exemples de production de

fibres synthétiques à base de poly(alcool vinylique).

Production 1 On prépare une solution de diméthylsulfoxyde (DMSO)

contenant 12% en poids d'un type entièrement saponifié (in-

dice de saponification 2 99,5%) de poly(alcool vinylique) ayant un degré de polymérisation de 4500. La solution est filée à sec ou à l'état humide dans un premier liquide de solidification à base d'alcool méthylique, comme liquide de filage, contenant 85% en poids de DMSO, à travers une tuyère

de filage comportant 750 trous de 0,08 mm de diamètre, dis-

posée 5 cm au-dessus du liquide du bain de solidification.

En outre, on fait passer les filaments filés, à travers un liquide de solidification constitué par 60% en poids de DMSO et 40% en poids d'alcool méthylique, dans un deuxième bain de solidification et, à travers un liquide de solidification constitué par 20% en poids de DMSO et 80% en poids d'alcool

méthylique, dans un troisième bain de solidification, opéra-

tion suivie de l'élimination du solvant. Chacun des bains de solidification est maintenu à 50C. Les filaments solidifiés

obtenus (fils multifilaments) sont lavés dans un bain de mé-

thanol pour éliminer le DMSO, étirés 5 fois dans le bain de

méthanol et séchés tout en étant séparés au moyen d'un cou-

rant de gaz turbulent. Les fils multifilaments séchés et ou-

verts sont étirés à un taux d'étirage de 4,7 fois, dans un tube chauffant sec chauffé à 240 C, et laminés, tandis que de l'huile blanche leur est appliquée. On obtient ainsi des fils de câbles pour pneus essentiellement sans fusion ayant un denier (D) de 1500 D, un nombre de filaments de 750, un

degré d'ouverture des filaments non inférieur à 90%, une ré-

sistance à la traction de 18,8 g/d et un module d'élasticité

initial de 420 g/d. Le degré d'ouverture des filaments si-

gnifie le pourcentage de filaments qui ne sont pas fusionnés

les uns aux autres.

Production n 2 On obtient des filaments de câbles pour pneus ayant des propriétés physiques de 18,9 g/d de résistance à la traction et de 430 g/d de module d'élasticité initial, dans les mêmes

conditions que la production n 1, sauf que le degré de po-

lymérisation est de 4900, le taux d'étirage dans le bain de méthanol est de 5,5 fois et le taux d'étirage dans le tube

chauffant sec est de 4,3 fois.

Production n 3 On prépare une solution dans le DMSO contenant 15% en

poids d'un type entièrement saponifié (indice de saponifica-

tion 2 99,5%) de poly(alcool vinylique) ayant un degré de ' polymérisation de 4300 et on la décharge et on la solidifie dans un bain de solidification constitué par du méthanol contenant 10% de DMSO, comme liquide de filage, à travers

une tuyère de filage comportant 500 trous de 0,08 mm de dia-

mètre. La température du liquide de solidification est de C. Après avoir étiré thermiquement à l'état humide les fils solidifiés ainsi obtenus (fils multifilaments) à un

taux de 3,8 fois, on les sèche et on les étire dans un cou-

rant d'air chaud à 240 C, à 5,8 fois. On obtient ainsi des fils de câbles pour pneus essentiellement sans fusion ayant un denier (D) de 1500 D, un nombre de filaments de 500, un degré d'ouverture des filaments non inférieur à 90%, une résistance à la traction de 18,4 g/d et un module

d'élasticité initial de 415 g/d.

Production n 4 On obtient des fils de câbles pour pneus ayant, pour propriétés physiques, une résistance à la traction de 18,5 g/d et un module d'élasticité initial de 420 g/d, de la même manière que dans la production n 3, sauf que le degré de

polymérisation est de 4600 et que le degré d'étirage ther-

mique à l'état humide est de 4,0 fois.

* Production n 5 On obtient des fils de câbles pour pneus ayant, pour propriétés physiques, une résistance à la traction de 18,2 g/d et un module d'élasticité initial de 405 g/d, de la même manière que dans la production n 3, sauf que le degré de polymérisation est de 4600 et que le degré d'étirage ther-

mique à l'état humide dans un courant d'air chaud est de 5,5 fois. Exemples 1 et 2 et exemples comparatifs 1 à 4 Comme le montre le tableau 3 suivant, des fibres de PVA classiques et des fibres de PVA à haute ténacité obtenues dans les exemples de production ci-dessus sont tordues sous

la forme d'un câble et immergées dans un adhésif RFL (résor-

cinol) indiqué ci-dessous, et sont soumises à un traitement thermique sous tension à travers une zone de séchage, une zone chaude et une zone de normalisation. Les températures de traitement, les durées de traitement et les conditions de traction de ces zones sont les suivantes: zone de séchage C x 120 s x 0,1 g/d; zone chaude 200 C x 40 s x 1 g/d;

et zone de normalisation 200 C x 40 s x 0,5 g/d.

ADHESIF RFL

Parties en poids Eau douce 597 Résorcinol 18,20 Solution aqueuse à 37% de formaldéhyde 26,90 Solution aqueuse à 10% de soude caustique 6,60 Latex de caoutchouc vinylpyridine (41%)* 351,3

*Latex styrène-butadiène-vinylpyridine (produit caout-

chouc JSR 0650 fabriqué par Japan Synthetic Rubber Co., Ltd) Les câbles ainsi obtenus sont tissés sous forme d'un

tissu pour pneus, que l'on recouvre d'une feuille de caout-

chouc pour obtenir un tissu caoutchouté, selon le procédé

ordinaire. On prépare un pneu radial pour véhicule de tou-

risme ayant une dimension de 195/70 SR 14, dans les condi-

tions de vulcanisation ordinaires, en utilisant le tissu caoutchouté comme nappe de carcasse, selon une construction des câbles indiquée au tableau 3. Ces pneus sont les mêmes que ceux représentés sur la figure 1 et possèdent le plus fort pourcentage de réduction de résistance mécanique de la partie retournée du talon marquée "x" sur la figure 1, dans un essai de roulement sur tambour BF et dans un essai de roulement sur route mentionné ci-après. Ainsi, les câbles,

aux parties "x", sont soumis aux essais suivants.

Le nombre de câbles en section, au niveau de la partie centrale de chacun des pneus testés, est fixé à 33 câbles/5 cm. (1) Mesure de la ténacité des câbles (S)

Après avoir retiré avec des ciseaux le caoutchouc atta-

ché à un câble retiré d'un pneu, à l'endroit à mesurer, on étire le câble à la température ambiante, avec un écartement des mandrins de 10 cm, selon JIS L 1017, et on mesure la ténacité à la rupture. On obtient la ténacité S (g/d) en

divisant la ténacité à la rupture ainsi mesurée par le de-

nier total avant le retordage. Pour éviter les complica-

tions, on utilise, comme denier total, le denier avant le

retordage, car le câble se dilate légèrement ou retrécit lé-

gèrement pendant le traitement du câble ou la vulcanisation du pneu et une certaine quantité de caoutchouc se fixe au

câble retiré d'un pneu.

(2) Mesure du pourcentage de conservation de la ténacité du câble après le traitement à l'eau bouillante à 120 C On retire un câble d'un pneu frais et on l'enroule sur une bobine de 5 cm de diamètre, sous une tension de 0,1 g/d, après avoir bien retiré, à l'aide de ciseaux, le caoutchouc

fixé au câble. Ensuite, on immerge le câble, dont les extré-

mités ont été fixées pour empêcher le câble enroulé de se détendre, dans de l'eau distillée remplissant entièrement un récipient 1 en verre, haute pression, équipé d'un manomètre 4, comme l'indique la figure 3. On obtient l'eau distillée en évaporant de l'eau par ébullition et en refroidissant la vapeur obtenue jusqu'à la température ambiante. Ensuite, on ferme hermétiquement le récipient 1 en verre haute pression et on le chauffe à une vitesse de chauffage de 4 C/min, que

l'on observe à l'aide d'un thermomètre 3. Lorsque le réci-

pient atteint 120 C, en l'espace d'environ 30 minutes, on ouvre les vannes 2 pour remettre le récipient à la pression atmosphérique. Ensuite, on retire un câble et on le sèche à l'air pendant 48 heures, et on le sèche dans une étuve à C pendant 20 minutes. Ensuite, on refroidit le câble jusqu'à la température ambiante dans un dessiccateur pendant environ 1 heure, et on mesure immédiatement la résistance et

l'allongement du câble.

On utilise, comme récipient en verre haute pression ci-

dessus, un TEM-U (type 1000) fabriqué par TAIATSU GLASS KO-

GYO Co., Ltd. On réalise la mesure selon JIS L 1017, dans des conditions d'étirement du câble telles que l'écartement

des mandrins est de 10 cm.

(3) Essai de roulement sur tambour BF

Après avoir gonflé un pneu d'essai à une pression in-

terne de 3,0 kg/cm2 dans une pièce à 25 C 2"C, on laisse le pneu reposer pendant 24 heures. On réajuste ensuite la pression de l'air, on fait rouler le pneu sur un tambour d'environ 3 m de diamètre à une vitesse de 60 km/h, sur 000 km, tout en appliquant au pneu une charge égale à deux fois celle de JIS. On retire ensuite un câble du pneu

et on mesure la résistance mécanique du câble comme ci-des-

sus, selon JIS L 1017.

(4) Essai de roulement sur route On monte un pneu d'essai sur un véhicule de tourisme courant après l'avoir assemblé sur une jante normale et on

le fait rouler sur des routes courantes. On mesure la téna-

cité du câble comme ci-dessus, après avoir soumis un pneu de dimension 195/70SR14 et un pneu de dimension P235/75R15 à des roulements sur route respectifs d'environ 50 000 km et

d'environ 32 000 km.

Après avoir roulé sur route à des pressions internes

respectives de 1,7 kg/cm2 et de 2,1 kg/cm2, les pneus de di-

mensions 195/70SR14 et P235/75R15 sont presque complètement usés.

Les résultats obtenus sont indiqués sur le tableau 3.

C, W M M 1 -

Un o U1 0 Ln o tn

TABLEAU 3

Exemple Exemple Exemple Exemplee 2 _ ouarratif 1 ' mnparatif 2 orjqaratif 3 caratif 4 Ixemple 1 Exemple 2 PVA à haute PVA à haute PVA à haute.VA à haute IPVA à haute Materiau des cables pour PVA ténacité ténacité ténacité ténacité Ténacité nappe de carcasse classique (Production (Proluction (Production (Production iPrcduction n 3) n 4) n 5) ' n 1) n 2)

......DTD: Construction du câble 1800 d/2 1500 d/2 1500 d/2 1500 d/2 1500 d/2 1500 d/2 (denier) Numéro de torsion (tours de torsion de retordage 36X 36 39 X 39 39X 39 39 X 39 39 X 39 39 X 39 x torsion du câble/10 _q.m) Coefficient de torsion (N 0t456 01493 01493 0,493 0t493 0,493 ésistarnce des câbles, frais (kg/câble) 281 327 32,6 3218 33,0 32,9 Ténacité du cable frais 80 109 109 10,9 11,0 11,0 (g/d) 8! 10199 10.99 10,9 11,0 11,0 (g/d) __ _ _ _ __/_ _ _ _ _ _ DiE.tance de roulement. à.roulement de roulement de rou]. ement de roulement de roulement de sur tambour BE' 470k 20 000 km '20 000 km 20 000 km 20 000 km 20 000 km 4 700k complet complet complet complet complet % de conservation de la résistance du câble après 0 60 60 65 70 72 roulement sur tambour BF % de conservation de la résistance du câble après pas roul.e 20 - 40 60 - 75 65 - 80 85 - 90 98 - 100 roulement sur route de 5X) 00 r route % de conservation de la résistance du câble après 45 63 80 85 92 95

traitement à l'eau bouil-

lante à 120 C -..-

La suite confirme les résultats des essais indiqués sur

le tableau 3.

L'exemple comparatif 1 utilise des fibres de PVA clas-

siques pour les câbles de la nappe de carcasse. Comme les câbles se coupent, au niveau du replis du talon de ce pneu,

dans l'essai de roulement sur tambour BF, au bout d'une dis-

tance de 4700 km, et que l'essai est stoppé du fait des pro-

blèmes de CC, on ne réalise donc aucun essai de roulement sur route. Le pourcentage de conservation de la résistance mécanique du câble, après le traitement à l'eau bouillante à C, est réduit jusqu'à moins de la moitié de sa valeur

initiale, à savoir 41%.

Les exemples comparatifs 2 à 4 et les exemples 1 et 2 emploient des fibres de PVA à haute ténacité pour câbles de carcasse mono-nappe. On constate que les taux de réduction du pourcentage de conservation de la résistance mécanique des câbles, après l'essai de roulement sur tambour BF et après le roulement sur route, diminue avec l'augmentation du pourcentage de conservation de la résistance mécanique des

câbles après le traitement à l'eau bouillante à 120 C.

Exemples 3 et 4 et exemples comparatifs 5 à 8 Comme l'indique le tableau 4, on tord chacune des

fibres de PVA classiques et des fibres de PVA à haute téna-

cité obtenues dans les exemples de production ci-dessus pour former un câble et on les soumet au traitement d'application d'un adhésif et au traitement thermique sous tension comme

dans les exemples 1 et 2 et les exemples comparatifs 1 à 4.

Les câbles ainsi traités sont tissés sous forme d'un tissu pour pneus que l'on recouvre d'une feuille de caoutchouc

pour obtenir un tissu caoutchouté selon un procédé ordi-

naire. On prepare un pneu radial pour véhicule de tourisme

ayant pour dimension P235/75R15, dans les conditions de vul-

canisation ordinaires, en utilisant le tissu caoutchouté comme nappe d'armature, à titre de seconde armature, ayant

une structure repliée selon la construction des câbles indi-

quée sur le tableau 4. Deux pneus sont identiques à ceux re-

présentés sur la figure 2. Pour les pneus préparés, on sou-

met une partie de l'extrémité retournée, marquée par "x", aux essais cidessus. Les résultats obtenus sont indiqués sur le tableau 4. Le nombre de câbles, en section, sur cette partie est

de 40 câbles/5 cm dans tous les pneus.

w * w M " I-A Ln Ou o Ul O o ui

Tableau 4

3xemple Exemple Exemple Exemple Exempl.e 1 Exempl.e 2 ooesratif 1 c ratif 2 cmpratif 3 xnparatif 4 VA à haute PVA à haute PVA à haute PVA à haute PVA à haute Matériau des câbl.es d'ar PVA ténacité ténacité ténacité ténacité ténacité mature cl.assique (Production (Production (Production (Production (Production No. 3) No. 4) No. 5) No. 1) No. 2) Construction du câbl.e Construction du ca^le 1800 d/2 1500 d/2 1500 d/2 1500 d/2 1500 d/2 1500 d/2 (denier). N ae torsion (tourâ de torsion de retordage x 28 X 28 31 X 31 31 X 31 31 X 31 31 X.31 31 X 31 torsion du câbl.e/10 cm) Coefficientde tcscin(tir) 0,388 0,393 0,393 0,393 0,393 0y393 Resistance des câbles frais (kg/câbl.e) 31!0 36,8 36;6 37,0 36;9 37,0 Térnacité du câbl.e frais 86 12 3 12,2 12;3 12>3 12 3 (q/d) J % de conservation de la résistance du câble après 20 - 30 40 - 52 60 - 70 75 - 83 81 90 89 - 96 roulement sur route de 320) hmn de conservation de la résistance du câble après 41 59 traitement à 'eau 41 59 76 83 90 93 traitement d l.'eau bouillante à 120 C rNI Do _%O L1 wd La suite est confirmée d'après les résultats des essais

du tableau 4.

L'exemple comparatif 5 emploie des fibres de PVA clas-

siques pour les câbles de l'armature. Comme le pourcentage de conservation de la résistance mécanique, après le traite- ment à l'eau bouillante à 120 C, est aussi faible que 41%, que celui du câble après le roulement sur route est de 20 à

%, les câbles se trouvent ainsi pratiquement rompus.

Dans les exemples comparatifs 6 à 8 et dans les exemples 3 et 4, on obtient une excellente corrélation entre le pourcentage de conservation de la résistance mécanique des câbles après le traitement à l'eau bouillante à 1200C et ce pourcentage après le roulement sur route. En particulier,

dans les exemples 3 et 4, comme le pourcentage de conserva-

tion de la ténacité des câbles, après le traitement à l'eau

bouillante à 120 C, n'est pas inférieur à 90%, il est ga-

ranti que le pourcentage de conservation de la ténacité des câbles, après le roulement sur route, ne sera pas inférieur

à 80%. Ainsi, on ne rencontre aucun problème de sécurité.

Comme on l'a décrit ci-dessus, selon les pneus renfor-

cés avec des câbles en fibres de PVA à haute ténacité de la

présente invention, on peut empêcher la réduction de téna-

cité des câbles, même après le roulement sur route. En conséquence, on peut grandement améliorer la durabilité du

pneu.

2 61 532

R E V E N D I CATION

1.- Pneu renforcé de câbles faits de fibres à base de poly(alcool vinylique), caractérisé en ce que la ténacité, S

(g/d), de ces câbles retirés du pneu satisfont à la rela-

tion: S 2 14,5 - 12NT, dans laquelle NT est le coefficient de torsion, représenté par NT = N x /0,139 x D/ú x 10-3, N, D et e étant respectivement le numéro de torsion (tours/10

cm), la moitié du denier total des câbles et la masse volu-

mique des câbles; et en ce que le pourcentage de conserva-

tion de la ténacité du câble, dans un état absolument sec, n'est pas inférieur à 90% de la valeur avant le traitement avec de l'eau bouillante, l'état absolument sec signifiant

que le câble est séché après avoir été traité à l'eau bouil-

lante à 120 C tout en étant maintenu à une longueur

constante.