FR2829459A1 - Chenille en caoutchouc et vehicule la comprenant - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une chenille en caoutchouc faite pour entourer au moins une roue motrice et au moins une roue menée d'un véhicule.La chenille (1) est constituée d'une bande de roulement en caoutchouc (2) et d'une carcasse (6) et de dents de guidage (5) en caoutchouc sous forme unitaire, dont les compositions de caoutchouc respectives sont spécifiées pour un service dans un environnement à température extrêmement froide.Application aux véhicules chenillés.
Description
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L'invention a trait à une chenille en caoutchouc pour véhicules adaptée à un environnement de travail à une température très froide. L'invention concerne en particulier une telle chenille formée par une combinaison de bande de roulement, carcasse de soutien et dents de guidage constituées de compositions de caoutchouc destinées à cet effet.
Des chenilles motrices en caoutchouc sont de plus en plus utilisées pour propulser divers véhicules sur le sol, par exemple divers tracteurs et autres véhicules agricoles comprenant, par exemple, des moissonneuses-batteuses et des épandeuses, ainsi que diverses machines se déplaçant sur la terre.
Ces chenilles sont classiquement conçues pour travailler sur un large intervalle de température, par exemple de-28 C à 21 C.
Cependant, on demande parfois à utiliser ces chenilles dans des conditions de froid assez extrême (par exemple arctiques) à des températures inférieures à-45 C, et également sur un large intervalle de températures atmosphériques de service d'environ-48 C à environ 32 C.
Par conséquent, il serait intéressant de fournir une chenille pour véhicules dont les éléments sont constitués d'autres compositions de caoutchouc.
Les chenilles en caoutchouc sont classiquement montées sur au moins deux roues, normalement une roue motrice entrant en prise avec une surface interne de la chenille, souvent des dents de guidage faisant partie de la carcasse de la chenille et entraînant la chenille, et au moins une roue menée assignant le trajet de la chenille tandis qu'elle se déplace pour propulser le véhicule associé. La surface extérieure de la bande de roulement périphérique de la chenille comporte typiquement une pluralité de barrettes saillantes espacées qui sont faites pour accrocher le sol et faciliter la propulsion du véhicule associé, par exemple d'un tracteur sur la terre.
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Cette bande de roulement fait elle-même corps avec une carcasse en caoutchouc qui la soutient et qui, pour ladite chenille, est destinée à passer autour desdites roues motrice et menée d'un véhicule associé. Des dents de guidage en caoutchouc (qui peuvent également servir de dents d'entraînement) font corps avec la surface interne de ladite carcasse de chenille et sont de la même composition de caoutchouc que celle-ci.
En pratique, la bande de roulement de ces chenilles en caoutchouc présente une empreinte bien plus large que celle des pneumatiques classiques et ces chenilles sont donc mieux adaptées au cheminement sur diverses surfaces irrégulières du fait qu'elles offrent une meilleure flottation que les pneumatiques en caoutchouc dans des conditions de terrain nombreuses et variées. De plus, l'utilisation de chenilles en caoutchouc au lieu de pneumatiques peut être plus avantageuse pour cheminer sur des terrains complexes dans des conditions de température très froide par comparaison avec des véhicules équipés de pneumatiques en caoutchouc classiques.
Historiquement, la carcasse des chenilles en caoutchouc pour véhicules contient des câbles d'acier continus incorporés par moulage dans la composition de caoutchouc elle-même, afin d'augmenter la stabilité dimensionnelle de la chenille.
Du fait que la chenille en caoutchouc est entraînée autour des roues susmentionnées, elle est soumise à un intense effort de flexion par contournement et peut ainsi subir un amorçage et une propagation de fissures dans la bande de roulement au cours du temps, ce qui peut être un sérieux problème lorsque le véhicule est utilisé dans des conditions très froides.
Par conséquent, il est souhaitable que la composition de caoutchouc servant à former la bande de roulement ainsi que la carcasse et les dents de guidage associées de la chenille ait une résistance à la fatigue par flexion,
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une résistance à l'abrasion et une durabilité appropriées dans des conditions de basses températures.
Au sens de la présente description, le terme"pcc" désigne des parties en poids d'une matière ou d'un ingrédient pour 100 parties en poids de caoutchouc.
Au sens de la présente description, les termes "élastomère" et "caoutchouc" peuvent être employés de façon interchangeable, sauf indication contraire, et les termes "cuisson"et"vulcanisation"peuvent être employés de façon interchangeable, sauf indication contraire.
Au sens de la présente description, la température de transition vitreuse (ou Tv) d'une matière, en particulier d'un élastomère, peut être déterminée par une technique de calorimétrie différentielle à balayage (CDB), pour laquelle on peut se référer à la norme ASTM D3418.
Selon la présente invention, il est fourni une chenille en caoutchouc destinée à entourer au moins une roue motrice et au moins une roue menée, qui comprend : (A) une bande de roulement extérieure comprenant une pluralité de barrettes saillantes espacées destinées à entrer en contact avec le sol ; et (B) sous forme unitaire : (I) une carcasse en caoutchouc faisant corps avec, sous-jacente à, et soutenant ladite bande de roule- ment, et (II) une pluralité de dents de guidage espacées disposées sur, et faisant corps avec, la surface extérieure exposée de ladite carcasse, lesdites dents de guidage étant destinées à venir en prise avec, et/ou être guidées par, une ou plusieurs desdites roues motrice et menée,
où : (a) ladite bande de roulement est constituée d'une composi- tion de caoutchouc qui comprend, à l'exclusion d'élasto- mères ayant une Tv supérieure à -50OC, pour 100 parties en poids d'élastomères (pcc) :
où : (a) ladite bande de roulement est constituée d'une composi- tion de caoutchouc qui comprend, à l'exclusion d'élasto- mères ayant une Tv supérieure à -50OC, pour 100 parties en poids d'élastomères (pcc) :
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(al) d'environ 15 à environ 40 pcc d'élastomère de cis-
1,4-polybutadiène ayant une Tv comprise entre environ-90 C et environ-115 C, (a2) d'environ 85 à environ 60 pcc de caoutchouc de cils-1, 4-polyisoprène ayant une Tv comprise entre environ-70 C et environ -80oC, (a3) d'environ 38 à environ 80 pcc d'une charge de ren- forcement constituée d'environ 35 à environ 65 pcc de noir de carbone renforçateur de caoutchouc et d'environ 3 à environ 15 pcc d'agrégats de silice précipitée, à l'exclusion d'un agent de couplage ayant un fragment réactif avec les groupes silanol présents à la surface de ladite silice et un autre fragment interactif avec ledit ou lesdits élasto- mères, (a4) un vulcanisant au soufre en une quantité d'environ
0,75 à environ 1,75 pcc et un accélérateur de vulcanisation par le soufre de type sulfénamide, (a5) de 0 à environ 10 pcc, de préférence de 0 pcc, d'une ou plusieurs huile (s) plastifiante (s) pour caoutchouc, choisie (s) parmi les huiles plasti- fiantes pour caoutchouc aromatiques, naphténiques et paraffiniques et leurs mélanges, et où : (b) ladite carcasse et lesdites dents de guidage unitaires sont constituées d'une même composition de caoutchouc qui comprend, à l'exclusion d'élastomères ayant une Tv supérieure à-50 C, en parties en poids pour 100 parties en poids de caoutchouc (pcc) : (bl) d'environ 80 à environ 100 pcc, ou d'environ 85 à environ 90 pcc, de caoutchouc de cis-1, 4-poly- isoprène naturel ayant une Tv comprise entre environ-70 C et environ-80 C,
(b2) de 0 à environ 20 pcc, ou environ 15 à environ 10 pcc, de caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène synthétique ayant une Tv comprise entre environ - 70 C et environ-80 C,
1,4-polybutadiène ayant une Tv comprise entre environ-90 C et environ-115 C, (a2) d'environ 85 à environ 60 pcc de caoutchouc de cils-1, 4-polyisoprène ayant une Tv comprise entre environ-70 C et environ -80oC, (a3) d'environ 38 à environ 80 pcc d'une charge de ren- forcement constituée d'environ 35 à environ 65 pcc de noir de carbone renforçateur de caoutchouc et d'environ 3 à environ 15 pcc d'agrégats de silice précipitée, à l'exclusion d'un agent de couplage ayant un fragment réactif avec les groupes silanol présents à la surface de ladite silice et un autre fragment interactif avec ledit ou lesdits élasto- mères, (a4) un vulcanisant au soufre en une quantité d'environ
0,75 à environ 1,75 pcc et un accélérateur de vulcanisation par le soufre de type sulfénamide, (a5) de 0 à environ 10 pcc, de préférence de 0 pcc, d'une ou plusieurs huile (s) plastifiante (s) pour caoutchouc, choisie (s) parmi les huiles plasti- fiantes pour caoutchouc aromatiques, naphténiques et paraffiniques et leurs mélanges, et où : (b) ladite carcasse et lesdites dents de guidage unitaires sont constituées d'une même composition de caoutchouc qui comprend, à l'exclusion d'élastomères ayant une Tv supérieure à-50 C, en parties en poids pour 100 parties en poids de caoutchouc (pcc) : (bl) d'environ 80 à environ 100 pcc, ou d'environ 85 à environ 90 pcc, de caoutchouc de cis-1, 4-poly- isoprène naturel ayant une Tv comprise entre environ-70 C et environ-80 C,
(b2) de 0 à environ 20 pcc, ou environ 15 à environ 10 pcc, de caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène synthétique ayant une Tv comprise entre environ - 70 C et environ-80 C,
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(b3) d'environ 38 à environ 75 pcc d'une charge de ren- forcement constituée d'environ 35 à environ 60 pcc de noir de carbone renforçateur de caoutchouc et d'environ 3 à environ 15 pcc d'agrégats de silice précipitée, et d'un agent de couplage ayant un fragment réactif avec les groupes silanol présents à la surface de ladite silice et un autre fragment interactif avec ledit ou lesdits élastomères, (b4) un vulcanisant au soufre en une quantité d'environ
0,75 à environ 1,75 pcc et un accélérateur de vulcanisation par le soufre du type sulfénamide, (b5) 0 à environ 10 pcc, de préférence 0 pcc, d'au moins une huile plastifiante pour caoutchouc choisie parmi les huiles plastifiantes pour caout- chouc aromatiques, naphténiques et paraffiniques et leurs mélanges, (b6) environ 5 à environ 10 pcc d'un plastifiant pour caoutchouc, autre qu'une huile, et de préférence un plastifiant monomère pour caoutchouc synthé- tique, ayant un point de congélation (fusion) (ASTM D1519) inférieur à-45 C.
0,75 à environ 1,75 pcc et un accélérateur de vulcanisation par le soufre du type sulfénamide, (b5) 0 à environ 10 pcc, de préférence 0 pcc, d'au moins une huile plastifiante pour caoutchouc choisie parmi les huiles plastifiantes pour caout- chouc aromatiques, naphténiques et paraffiniques et leurs mélanges, (b6) environ 5 à environ 10 pcc d'un plastifiant pour caoutchouc, autre qu'une huile, et de préférence un plastifiant monomère pour caoutchouc synthé- tique, ayant un point de congélation (fusion) (ASTM D1519) inférieur à-45 C.
De préférence, la composition de caoutchouc de la carcasse et des dents de guidage, unitaires, ne contient pas d'huile aromatique, naphténique ou paraffinique.
Par ailleurs, il est préférable que le plastifiant pour caoutchouc (b6) ne contienne pas d'huiles. Ce plastifiant peut avantageusement être choisi parmi les adipates, azélaates, glutarates, oléates, hexoates, tallates et trimellates, et leurs mélanges, ayant un point de congélation (fusion) inférieur à-45 C. De préférence, ledit plastifiant est choisi parmi l'un au moins des suivants : adipate d'alkyle-alkyle-diester, adipate de diisooctyle, adipate de dioctyle, polyester-adipate, adipate de diisooctyle, azélaate de dioctyle, glutarate de dialkyle-diéther, glutarate de dibutoxyéthoxyéthyle, glutarate de dibutoxy- éthyle, glutarate de diisodécyle, oléate d'alkyle, oléate de butyle, sébacate de dioctyle, tallate d'isooctyle,
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trimellate de triisooctyle, trimellate de trioctyle, trimellate linéaire, di-2-éthylhexoate de polyéthylèneglycol 400, di-2-éthylhexoate de tétraéthylène-glycol, di-2-éthylhexoate de tétraéthylène-glycol et dodécanedioate de diisooctyle, et leurs mélanges.
Il est important de limiter la composition de caoutchouc de la bande de roulement de ladite chenille à un caoutchouc de cis-1, 4-polybutadiène et un caoutchouc de cis- 1, 4-polyisoprène (caoutchouc naturel) à l'exclusion d'autres élastomères ayant une Tv supérieure à-50 C.
Il est important de limiter la composition de caoutchouc de la carcasse et des dents de guidage unitaires au caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène naturel et, facultativement, audit caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène synthétique, à l'exclusion d'autres élastomères ayant une Tv supérieure à-50 C, afin d'améliorer la flexibilité à très basse température de la composition de caoutchouc.
On notera que les caoutchoucs de copolymère styrène/ butadiène (SBR) peuvent souvent avoir une Tv supérieure à - 50 C, ce qui dépend dans une certaine mesure du fait que le SBR est produit par polymérisation dans un solvant organique de styrène et 1,3-butadiène monomères (S-SBR) ou par leur polymérisation en émulsion aqueuse (E-SBR). On notera également que ces copolymères peuvent avoir une Tv inférieure à-50 C si un tel copolymère a une très basse teneur en styrène. Par conséquent, une petite quantité (par exemple au maximum environ 15 pcc) d'un tel copolymère ayant une Tv inférieure à-50 C peut être incluse soit dans ladite composition de caoutchouc pour bande de roulement de chenille, soit dans ladite composition de caoutchouc pour carcasse et dents de guidage unitaires de la chenille, bien qu'il soit en général préférable que ladite composition de caoutchouc pour bande de roulement de chenille et ladite composition de caoutchouc pour carcasse/dents de guidage de chenille ne contiennent pas de caoutchouc de copolymère styrène/butadiène.
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Avantageusement, la bande de roulement comprend un additif anti-dégradation, de préférence choisi parmi l'un au
moins des composés suivants : 2, 2, 4-triméthyl-1, 2-dihydroquinoléine polymérisée, N-l, 3-diméthylbutyl-N'-phényl-para- phénylènediamine et aryl-p-phénylènediamines mixtes.
moins des composés suivants : 2, 2, 4-triméthyl-1, 2-dihydroquinoléine polymérisée, N-l, 3-diméthylbutyl-N'-phényl-para- phénylènediamine et aryl-p-phénylènediamines mixtes.
De préférence, le noir de carbone utilisé dans ladite bande de roulement, ladite carcasse et lesdites dents de guidage est caractérisé en ce qu'il a un indice d'iode d'environ 115 à environ 130 g/kg, un indice de DBP d'environ 105 à environ 125 cm3/100 g et un indice de teinte d'environ 120 à environ 140 afin de conférer une résistance à l'abrasion acceptable à la composition de caoutchouc. Le noir de carbone de la charge de renforcement (a3) de la bande de roulement est avantageusement choisi parmi au moins l'un de N220 et N234 (ceux portant la désignation ASTM N220 et N234).
Un ou plusieurs plastifiants pour caoutchouc à bas point de congélation (fusion) sont utilisés dans ladite composition de caoutchouc de la carcasse et des dents de guidage unitaires, afin de conférer une durabilité aux très basses températures à la composition de caoutchouc de la carcasse de bande de roulement.
Ces plastifiants monomères pour caoutchouc synthétique, autres qu'une huile, sont par exemple des plastifiants pour caoutchouc à bas point de congélation (fusion) (compatibles avec les élastomères à base de diène) ayant un point de congélation (fusion) inférieur à-45 C. De nombreux plastifiants pour compositions de caoutchouc sont connus de l'homme de l'art qui saura également que certains de ces plastifiants ont des points de congélation (fusion) aussi bas.
Des exemples représentatifs de ces plastifiants destinés à être utilisés dans diverses compositions de caoutchouc et ayant un point de congélation (fusion) compris entre-45 C et environ-65 C ou moins sont, de façon non limitative, un ou plusieurs adipates, azélaates, glutarates, sébacates, oléates, hexoates, tallates et trimellates.
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Des exemples représentatifs de ces adipates sont l'adipate d'alkyle-alkyle-diester Plasthall@ 7006, l'adipate de diisooctyle Plasthall DIOA, l'adipate de dioctyle Plasthall DOA, le polyester-adipate Plasthall P-634, l'adipate de diisooctyle Monoplex DDA et l'adipate de dioctyle Monoplex DOA, tous de CP Hall Company.
Un exemple représentatif de ces azélaates est l'azélaate de dioctyle Plasthall DOZ de CP Hall Company.
Des exemples représentatifs de ces glutarates sont le glutarate de dialkyle-diéther Plasthall 7050, le glutarate de dibutoxyéthoxyéthyle Plasthall 224, le glutarate de dibutoxyéthyle et le glutarate de diisodécyle Plasthall 201, tous de CP Hall Company.
Des exemples représentatifs de ces oléates sont l'oléate d'alkyle Plasthall 7049 et l'oléate de butyle Plasthall 503, tous de CP Hall Company.
Un exemple représentatif de ces sébacates est le sébacate de dioctyle Plasthall DOS de CP Hall Company.
Un exemple représentatif de tallate est le tallate diisooctyle Plasthall 100 de CP Hall Company.
Des exemples représentatifs de trimellates sont le trimellate de triisooctyle Plasthall TIOTM, le trimellate de trioctyle Plasthall TOTM et le trimellate linéaire Plasthall LTM, tous de CP Hall Company.
Des exemples représentatifs d'hexoates sont le di-2-éthylhexoate de polyéthylène-glycol 400 TegMer@ 809, un di-2-éthylhexoate de tétraéthylène-glycol TegMer@ 804 et le di-2-éthylhexoate de tétraéthylène-glycol TegMer@ 804 special, tous de CP Hall Company.
Un exemple représentatif d'un autre plastifiant pour caoutchouc est le dodécanedioate de diisooctyle Plasthall DIODD de CP Hall Company.
Selon la présente invention, il est encore fourni un véhicule ayant au moins deux systèmes de chenille en caoutchouc opposés, à savoir un système de chenille de chaque côté du véhicule, permettant la propulsion dudit
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véhicule sur le sol, lesdits systèmes de chenille comprenant, individuellement, une chenille selon la présente invention, plusieurs roues assujetties audit véhicule et entourées par ladite chenille, au moins l'une desdites roues étant une roue motrice.
La limitation de la fatigue par flexion de la composition de caoutchouc vulcanisée de la bande de roulement de chenille est considérée ici comme importante pour augmenter la durabilité et la durée de service de la bande de roulement de chenille.
La résistance à l'abrasion de la composition de caoutchouc vulcanisée de la bande de roulement de chenille est considérée ici comme importante pour améliorer le comportement à l'usure de la bande de roulement de chenille (par exemple la résistance à l'usure par abrasion).
L'association prescrite d'élastomères, de noir de carbone, de silice et d'antioxydant de la composition de caoutchouc vulcanisée de la bande de roulement de chenille est considérée ici comme importante pour aider à obtenir les caractéristiques fonctionnelles de la bande de roulement de chenille (par exemple la résistance à la fatigue par flexion et la résistance à l'usure).
Des aspects importants de la présente invention comprennent : (A) l'utilisation d'une association de caoutchouc naturel et de caoutchouc de cis-1, 4-polybutadiène pour la bande de roulement de chenille afin d'améliorer la résistance à l'usure et la résistance à la fatigue par flexion de la bande de roulement, (B) une teneur relativement basse en vulcanisant au soufre afin de provoquer une réticulation la plus faible possible et un allongement important de chaîne de la composition de caoutchouc de la bande de roulement, (C) l'exclusion d'un agent de couplage de silice dans la bande de roulement de chenille afin d'augmenter la résistance à la fatigue par flexion de la composition
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d'élastomère vulcanisée et de maintenir la résistance à la propagation de déchirure par comparaison avec une telle composition comprenant un agent de couplage de silice, (D) l'utilisation spécifique d'un noir de carbone de qualité adaptée pour bande de roulement de pneumatique dans la bande de roulement de chenille, afin d'aider à obtenir des degrés convenables de résistance à la déchirure et de résistance à l'endommagement associé au service de la bande de roulement, (E) une teneur relativement basse, voire nulle, en huile plastifiante pour caoutchouc,
De fait, bien que les ingrédients individuels soient connus, on considère que l'association d'ingrédients utilisés pour former la bande de roulement de la chenille de la présente invention est nouvelle et inventive.
De fait, bien que les ingrédients individuels soient connus, on considère que l'association d'ingrédients utilisés pour former la bande de roulement de la chenille de la présente invention est nouvelle et inventive.
Des aspects importants pour les compositions de caoutchouc de la carcasse en caoutchouc et des dents de guidage unitaires sont :
(A) l'utilisation de caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène naturel et, facultativement, de caoutchouc cis-1, 4- polyisoprène synthétique, afin d'augmenter la résistance à la fatigue par flexion, (B) une teneur relativement basse en vulcanisant au soufre, afin de provoquer moins de réticulation et un plus grand allongement de chaîne de la composition de caoutchouc de la bande de roulement, (C) l'inclusion d'un agent de couplage pour les agrégats de silice, afin d'augmenter la résistance à la déchirure de la composition de caoutchouc et l'adhérence aux autres éléments en caoutchouc de la chenille, (D) l'utilisation spécifique d'un noir de carbone de qualité adaptée pour bande de roulement de pneumatique, afin d'aider à obtenir des degrés acceptables de résistance à la déchirure et de résistance à l'abrasion de la composition de caoutchouc,
(A) l'utilisation de caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène naturel et, facultativement, de caoutchouc cis-1, 4- polyisoprène synthétique, afin d'augmenter la résistance à la fatigue par flexion, (B) une teneur relativement basse en vulcanisant au soufre, afin de provoquer moins de réticulation et un plus grand allongement de chaîne de la composition de caoutchouc de la bande de roulement, (C) l'inclusion d'un agent de couplage pour les agrégats de silice, afin d'augmenter la résistance à la déchirure de la composition de caoutchouc et l'adhérence aux autres éléments en caoutchouc de la chenille, (D) l'utilisation spécifique d'un noir de carbone de qualité adaptée pour bande de roulement de pneumatique, afin d'aider à obtenir des degrés acceptables de résistance à la déchirure et de résistance à l'abrasion de la composition de caoutchouc,
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(E) une teneur relativement basse, voire nulle, en huile plastifiante pour caoutchouc, (F) l'utilisation d'un plastifiant à bas point de congé- lation (fusion), autre qu'une huile, et de préférence d'un plastifiant monomère pour caoutchouc synthétique, afin d'améliorer la durabilité aux très basses tempéra- tures et la résistance à la fatigue par flexion de la composition de caoutchouc.
La chenille, y compris sa bande de roulement, est généralement soumise à une vulcanisation (cuisson) par le soufre dans un moule approprié à une température élevée (par exemple d'environ 1500C à environ 1700C).
Ainsi, l'invention a également pour objet une chenille spécifiquement vulcanisée par le soufre. De plus, l'invention inclut un véhicule ayant au moins deux systèmes de chenille en caoutchouc (un sur chacun des côtés opposés du véhicule) servant à propulser ledit véhicule sur le sol, caractérisé en ce que lesdits systèmes de chenille comprennent individuellement ladite chenille, plusieurs roues assujetties audit véhicule et entourées par ladite chenille, au moins l'une desdites roues étant une roue motrice.
Pour une meilleure compréhension de la présente invention, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels : la Figure 1 est une vue en perspective d'une chenille en caoutchouc, et la Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une telle chenille.
Sur les dessins, il est montré une chenille en caoutchouc (1) ayant une bande de roulement en caoutchouc (2) et comportant des barrettes espacées (3) faisant saillie de la surface (4) de la bande de roulement. La bande de roulement (2) consiste en une composition de caoutchouc consistant en caoutchouc de cis-1, 4-polyisoprène naturel et en caoutchouc de cis-1, 4-polybutadiène qui contient un agent de renforcement constitué d'une association de noir de carbone et de silice précipitée sans agent de couplage.
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On voit également des dents de guidage (5) disposées sur la surface interne de la carcasse (6) de la chenille (1) et constituées de la même composition de caoutchouc que celle-ci, qui peuvent engrener sur une roue motrice appropriée du véhicule pour entraîner la chenille (1). En variante, la chenille (1) peut être entraînée par une roue à friction.
La chenille (1) est elle-même formée de la bande de roulement circonférentielle (2) qui se trouve sur, et fait corps avec, la carcasse (6). La carcasse contient une bande de tissu de renfort (par exemple une matière plastique renforcée par des fibres d'acier ou de verre) donnant de la stabilité dimensionnelle.
La carcasse (6) et les dents de guidage (5) consistent en une composition de caoutchouc qui comprend du caoutchouc naturel, du caoutchouc de cis-1, 4-polyisoprène synthétique, du noir de carbone, de la silice, un agent de couplage pour cette silice et un plastifiant à bas point de congélation.
On notera que l'utilisation d'une bande de roulement de chenille dans un environnement à température très froide sur des surfaces de terrain qui peuvent être de nature rugueuse pose des problèmes qui ne sont normalement pas rencontrés avec un pneumatique de forme toroïdale. Sous un aspect, la chenille a une section transversale relativement mince qui n'est pas soutenue par une pression d'air comme c'est le cas d'un pneumatique. De plus, la chenille présente par nature une grande empreinte au sol, tandis qu'un pneumatique toroïdal présente une empreinte relativement petite.
De fait, la bande de roulement de chenille pose des difficultés et problèmes spéciaux lorsqu'elle propulse un véhicule dans ce qui est habituellement un environnement relativement dur.
Il est donc intéressant de fournir une chenille ayant une bande de roulement qui présente de la résistance à l'usure par abrasion due au terrain et également de
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la résistance à la fatigue par flexion lorsqu'elle tourne autour des diverses roues motrice et menée du véhicule associé.
En particulier, et aux fins de la présente invention, la composition de caoutchouc de la bande de roulement de chenille est composée d'élastomères spécifiés, de noir de carbone, de silice sans agent de couplage, ainsi que de types et quantités soigneusement choisis d'additifs antidégradation, d'huile plastifiante et d'accélérateurs de vulcanisation par le soufre.
De plus, aux fins de la présente invention, la carcasse et les dents de guidage de la présente invention sont constitués d'une composition de caoutchouc qui contient des élastomères spécifiés, du noir de carbone, de la silice avec un agent de couplage pour la silice et un plastifiant à bas point de congélation.
On notera que les matières individuelles susmentionnées ont pour la plupart été utilisées pour diverses compositions de caoutchouc utilisées pour divers éléments de pneumatiques. Cependant, on considère ici qu'un aspect important de la présente invention réside en ce que les composants spécifiés de la composition de caoutchouc pour la bande de roulement de chenille sont nouveaux et inventifs du fait qu'ils sont choisis et utilisés en une association originale par leur combinaison spécifiée ainsi que par les quantités spécifiées pour des composants de caoutchouc de chenille.
En particulier, le noir de carbone pour la bande de roulement de chenille est de préférence un noir de carbone de qualité pour bande de roulement de pneumatique ayant un indice d'iode (ASTM D1510) compris entre environ 115 et environ 130 g/kg, un indice de phtalate de dibutyle (DBP) (ASTM D2414) compris entre environ 105 et environ 125 cm3/100 g et un indice de teinte (ASTM D3265) compris entre environ 120 et environ 140.
Des exemples représentatifs de tels noirs de carbone sont ceux portant les désignations ASTM N220 et N234.
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En particulier, les limites imposées à l'indice d'iode pour le noir de carbone sont considérées ici comme importantes pour améliorer la résistance à l'abrasion et les qualités d'hystérésis de la composition de caoutchouc pour bande de roulement de chenille.
Les limites imposées à l'indice de DBP pour le noir de carbone sont considérées ici comme importantes pour améliorer la résistance à la fatigue par flexion de la composition de caoutchouc pour bande de roulement de chenille.
Les limites imposées à l'indice de teinte sont considérées ici comme importantes pour améliorer la résistance à l'abrasion de la composition de caoutchouc pour bande de roulement de chenille.
Dans la pratique de la présente invention, on emploie avantageusement un taux relativement élevé d'additif antidégradation pour la bande de roulement, à savoir entre environ 4,5 et environ 10 pcc, afin d'améliorer la résistance à la fatigue par flexion au cours du temps de la composition de caoutchouc pour bande de roulement de chenille.
Ces additifs antidégradation doivent être une association d'antiozone et d'antioxydant pour compositions de caoutchouc, comme on en utilise classiquement pour les compositions de caoutchouc vulcanisées destinées à être exposées aux conditions atmosphériques dans des applications dynamiques.
Des exemples représentatifs de ces additifs antidégradation sont une 2,2, 4-triméthyl-1, 2-dihydroquinoléine polymérisée qui peut être obtenue sous la désignation Flectol'r'TMQ fourni par Flexsys America L. A. Company, la N-1, 3-diméthylbutyl-N'-phényl-para-phénylènediamine qui peut être obtenue sous la désignation Wingstay@ 300, marque commerciale de The Goodyear Tire & Rubber Company, et des aryl-p-phénylènediamines mixtes telles que Wingstay@ 100, marque commerciale de The Goodyear Tire & Rubber Company.
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Ces additifs antidégradation sont bien connus de l'homme de l'art.
L'utilisation d'huiles plastifiantes hydrocarbonées aromatiques pour caoutchouc à raison de 0 à environ 10 pcc, de préférence d'environ 1 à environ 10 pcc, est souhaitable dans la pratique de la présente invention afin d'améliorer l'aptitude à la mise en oeuvre de la composition de caoutchouc non vulcanisée pour la bande de roulement de chenille, et également pour améliorer l'équilibre entre la résistance à la traction et l'allongement d'une composition de caoutchouc vulcanisée au soufre pour bande de roulement de chenille. Cette huile plastifiante aromatique pour caoutchouc, ainsi que des mélanges d'huiles plastifiantes hydrocarbonées aromatiques et naphténiques alkylées pour caoutchouc, et leur utilisation comme adjuvants de mise en oeuvre, sont bien connus du spécialiste de la préparation des compositions de caoutchouc.
Si cela est souhaité, dans la pratique de la présente invention, il est possible d'utiliser pour la bande de roulement un système de vulcanisation semi-EV qui consiste en une teneur relativement limitée en soufre d'environ 0,75 à 1,75 pcc en association avec un accélérateur primaire à base de sulfénamide, choisi de préférence parmi l'un au moins du cyclohexylbenzothiazole-sulfénamide, du tert-butyl-2-benzothiazole-sulfénamide et du N-dicyclohexyl-2-benzothiazole-sulfénamide, qui sont tous des accélérateurs primaires de vulcanisation par le soufre bien connus.
Par l'expression" système de vulcanisation semi-EV", telle qu'employée dans la description de la présente invention, on entend l'utilisation de quantités (pcc) à peu près égales d'accélérateur (s) primaire (s) et de soufre libre ajouté.
On notera qu'un ou plusieurs accélérateurs secondaires, ainsi qu'un ou plusieurs retardeurs de vulcanisation, peuvent également être utilisés pour régler la réaction de vulcanisation lorsque cela est approprié.
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Dans la pratique de la présente invention, on utilise de la silice, en particulier de la silice précipitée, principalement pour aider à améliorer la résistance à la déchirure de la composition de caoutchouc pour bande de roulement de chenille.
Il est possible d'utiliser diverses silices, de préférence des silices précipitées. Des silices précipitées à utiliser dans les compositions de caoutchouc, y compris pour les bandes de roulement de pneumatiques, sont bien connues de l'homme de l'art. Des exemples représentatifs de ces silices sont HiSil 210 et HiSil de PPG Industries.
Dans la pratique de la présente invention, un agent de couplage de silice n'est pas utilisé pour la silice de la bande de roulement, mais est utilisé pour la carcasse et les dents de guidage.
Un exemple représentatif d'un tel agent de couplage est un polysulfure de bis (3-trialcoxysilylalkyle) dont le pont polysulfure compte en moyenne 2 à 2,6 ou 3,5 à 4 atomes de soufre de jonction. Un tel agent de couplage peut être, par exemple, un polysulfure de bis (3-triéthoxysilylpropyle).
Il est bien évident pour l'homme de l'art que les compositions de caoutchouc pour bandes de roulement peuvent être formulées par des méthodes généralement connues dans la technologie de fabrication du caoutchouc, par exemple, sauf spécification contraire ici, en mélangeant les élastomères à base de diène du constituant vulcanisable par le soufre avec divers additifs couramment utilisés tels que, par exemple, des adjuvants de durcissement comme le soufre, des activateurs, des retardeurs et accélérateurs, des adjuvants de mise en oeuvre tels que les huiles plastifiantes aromatiques pour caoutchouc susmentionnées, des résines comprenant des résines d'adhésivité si l'on en utilise, des plastifiants tels que ledit plastifiant à bas point de congélation (fusion) lorsque cela est approprié, un acide gras comprenant l'acide stéarique, de l'oxyde de zinc, des cires, des antioxydants et antiozones comme expliqué ici,
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des peptisants si l'on en utilise, et des charges de renforcement telles que le noir de carbone et la silice précipitée comme expliqué ici. Comme le sait l'homme de l'art, selon l'usage prévu des compositions vulcanisables par le soufre et vulcanisées par le soufre ou compositions pour bande de roulement, les additifs susmentionnés sont choisis et couramment utilisés en des quantités classiques, sauf spécification différente pour la bande de roulement de chenille de la présente invention.
Des quantités usuelles de résines d'adhésivité, si l'on en utilise, peuvent être par exemple d'environ 1 à environ 5 pcc, habituellement d'environ 1 à environ 5 pcc.
Des quantités usuelles d'adjuvants de mise en oeuvre, si l'on en utilise, peuvent être d'environ 1 à environ 10 pcc. Ces adjuvants de mise en oeuvre peuvent comprendre, par exemple, l'huile plastifiante aromatique pour caoutchouc susmentionnée qui comprend une association, ou un mélange, d'huiles plastifiantes pour caoutchouc aromatiques et naphténiques. Des quantités usuelles d'acides gras, si l'on en utilise, qui peuvent comprendre de l'acide stéarique, peuvent être par exemple d'environ 0,5 à environ 4 pcc. Des quantités usuelles d'oxyde de zinc peuvent être, par exemple, d'environ 2 à environ 5 pcc. Des quantités usuelles de cires, si l'on en utilise, telles que des cires microcristallines, peuvent être par exemple d'environ 1 à environ 5 pcc. Des quantités usuelles de peptisants, si l'on en utilise, peuvent être par exemple d'environ 0,1 à environ 1 pcc. Des exemples représentatifs de peptisants, si l'on en utilise, sont le pentachlorothiophénol et le disulfure de dibenzamidodiphényle.
La vulcanisation est conduite en présence d'un vulcanisant au soufre, d'un accélérateur (par exemple dudit accélérateur du type sulfénamide) et facultativement d'un accélérateur secondaire et/ou d'un retardeur dans la pratique de la présente invention dans laquelle est prescrit un système de vulcanisation semi-EV comme décrit précédemment.
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Si l'on utilise un accélérateur secondaire, celui-ci peut être, par exemple un composé de type guanidine, dithiocarbamate ou thiurame.
Le choix des types et quantités des divers ingrédients de formulation est en partie déterminé de la façon décrite ci-dessus. Pour le reste, le choix des types et quantités peut être ajusté ou modifié par le praticien comme il l'estime souhaitable pour obtenir les propriétés souhaitées de la bande de roulement de chenille.
La chenille peut être construite, mise en forme, moulée et cuite par diverses techniques qui sont connues de l'homme de l'art ou sont évidentes pour celui-ci.
Les compositions de caoutchouc devant former les éléments de la chenille peuvent être préparées, par exemple, en mélangeant les ingrédients en plusieurs stades successifs non productifs (sans les agents de vulcanisation, soufre et accélérateur (s) associé (s), ni le ou les additifs antidégradation) à des températures d'environ 165 C, puis en les mélangeant à une température d'environ 1050C dans un stade final productif dans lequel les agents de vulcanisation et additifs antidégradation sont ajoutés. On peut utiliser un mélangeur interne pour caoutchouc (type Banbury).
Les compositions de caoutchouc non vulcanisées résultantes peuvent ensuite être mises en oeuvre pour former, par exemple, une ou plusieurs sections de la chenille qui peuvent à leur tour être introduites dans un moule approprié et cuites à une température d'environ 150 C, par exemple, pour former une chenille continue.
EXEMPLE 1-BANDE DE ROULEMENT DE CHENILLE
Des compositions de caoutchouc pour une bande de roulement de chenille sont préparées et désignées comme les Échantillons A, B et C. L'Échantillon de caoutchouc A est utilisé comme échantillon de caoutchouc témoin.
Des compositions de caoutchouc pour une bande de roulement de chenille sont préparées et désignées comme les Échantillons A, B et C. L'Échantillon de caoutchouc A est utilisé comme échantillon de caoutchouc témoin.
L'Échantillon Témoin A est à base d'une composition d'élastomère consistant en caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène naturel et caoutchouc de copolymère styrène/butadiène,
<Desc/Clms Page number 19>
avec du noir de carbone, de la silice et un agent de couplage.
L'Échantillon B est à base d'une composition d'élastomère consistant en élastomères de cis-l, 4-polyisoprène naturel et de cis-l, 4-polybutadiène à basse Tv, avec du noir de carbone, de la silice et sans agent de couplage.
L'Échantillon C est à base d'une composition d'élastomère consistant en caoutchouc naturel et caoutchouc de cis-l, 4-polybutadiène, avec une quantité accrue de noir de carbone et une quantité réduite de silice comparativement à l'Échantillon B.
Les deux Échantillons B et C contiennent une quantité notablement accrue d'additif antidégradation afin d'améliorer la résistance à la fatigue par flexion à long terme de la composition de caoutchouc.
Les compositions des Échantillons de caoutchouc sont décrites dans le Tableau 1 suivant.
Pour préparer les compositions de caoutchouc, les ingrédients sont d'abord mélangés dans au moins un stade de mélange non productif pendant environ cinq minutes à une température d'environ 165 C. Les stades de mélange non productifs désignent le mélange des ingrédients sans les agents de vulcanisation tels que le soufre et les accélérateurs de vulcanisation. Le terme"non productif"est bien connu de l'homme de l'art. Ensuite, le vulcanisant au soufre, ainsi que le ou les accélérateurs, sont mélangés dans un stade de mélange final pendant environ 2 minutes à une température d'environ 105 C.
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TABLEAU 1 Compositions pour bandes de roulement de chenille
<tb>
<tb> Échantillon <SEP> Échantillon <SEP> B <SEP> Échantillon <SEP> C
<tb> Témoin <SEP> A
<tb> Stade <SEP> de <SEP> mélange <SEP> non <SEP> productif
<tb> Caoutchouc <SEP> naturel <SEP> 80 <SEP> 80 <SEP> 65
<tb> SBR2 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Caoutchouc <SEP> de <SEP> polybutadiène3 <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 35
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> A <SEP> 48 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 85 <SEP> 0 <SEP> 48 <SEP> 65
<tb> Silice6 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 5
<tb> Agent <SEP> de <SEP> couplage7 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 4 <SEP> 3,5 <SEP> 3,5
<tb> Acide <SEP> gras <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> Additifs <SEP> antidégradation <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 8
<tb> Stade <SEP> de <SEP> mélange <SEP> productif
<tb> Soufre9 <SEP> 1,5 <SEP> 0,95 <SEP> 0,95
<tb> Accélérateurs <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb>
lCaoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène naturel
2Caoutchouc de copolymère styrène/butadiène PLF1502 de The Goodyear Tire & Rubber Company ayant une teneur en styrène d'environ 23 pour cent et préparé par polymérisation en émulsion.
<tb> Échantillon <SEP> Échantillon <SEP> B <SEP> Échantillon <SEP> C
<tb> Témoin <SEP> A
<tb> Stade <SEP> de <SEP> mélange <SEP> non <SEP> productif
<tb> Caoutchouc <SEP> naturel <SEP> 80 <SEP> 80 <SEP> 65
<tb> SBR2 <SEP> 20 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Caoutchouc <SEP> de <SEP> polybutadiène3 <SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 35
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> A <SEP> 48 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 85 <SEP> 0 <SEP> 48 <SEP> 65
<tb> Silice6 <SEP> 7 <SEP> 7 <SEP> 5
<tb> Agent <SEP> de <SEP> couplage7 <SEP> 2 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 4 <SEP> 3,5 <SEP> 3,5
<tb> Acide <SEP> gras <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> Additifs <SEP> antidégradation <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 8
<tb> Stade <SEP> de <SEP> mélange <SEP> productif
<tb> Soufre9 <SEP> 1,5 <SEP> 0,95 <SEP> 0,95
<tb> Accélérateurs <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb>
lCaoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène naturel
2Caoutchouc de copolymère styrène/butadiène PLF1502 de The Goodyear Tire & Rubber Company ayant une teneur en styrène d'environ 23 pour cent et préparé par polymérisation en émulsion.
3Caoutchouc de cis-l, 4-polybutadiène BUDENE@ 1207 de The Goodyear Tire & Rubber Company ayant une teneur en structure cis-1,4 supérieure à 90 pour cent.
4Noir de carbone N220 ayant un indice d'iode d'environ 121, un indice de DBP d'environ 114, un indice d'absorption d'azote d'environ 119 et un indice de teinte d'environ 116.
5Noir de carbone ayant un indice d'iode d'environ 122, un indice de DBP d'environ 114, un indice d'absorption d'azote d'environ 130 et un indice de teinte d'environ 131.
6Silice précipitée HiSil 210 de PPG Industries.
<Desc/Clms Page number 21>
7Agent de couplage X50S de Degussa AG, un mélange de tétrasulfure de bis (3-triéthoxysilylpropyle) et de noir de carbone comme support en un rapport de 50/50.
8Antioxydant consistant en 2,2, 4-triméthyl-1, 2dihydroquinoléine polymérisée Flectol TMQ de Flexsys America L. P. Company, antiozone aminé consistant en N-1, 3-diméthyl- butyl-N'-phênylènediamine de The Goodyear Tire & Rubber Company et antioxydant/antiozone aminé consistant en un mélange d'aryl-p-phénylènediamines Wingstay@ 100, marque commerciale de The Goodyear Tire & Rubber Company.
9Soufre des fabricants de caoutchouc.
10N - t - butyl - 2 - benzothiazole - sulfénamide comme accélérateur primaire et N- (cyclohexylthio) phtalimide comme retardeur.
Les compositions de caoutchouc sont cuites pendant environ 100 minutes à une température d'environ 150 C. Ces conditions de cuisson, à savoir 100 minutes à 150 C, sont établies pour simuler les conditions de cuisson dans la production de chenilles. Diverses propriétés physiques des compositions de caoutchouc ont été mesurées et sont rapportées dans le Tableau 2 suivant.
TABLEAU 2 Échantillons de bande de roulement de chenille
<tb>
<tb> Propriété <SEP> Échantillon <SEP> Échantillon <SEP> B <SEP> Échantillon <SEP> C
<tb> Témoin <SEP> A
<tb> Module <SEP> à <SEP> 300 <SEP> % <SEP> (MPa) <SEP> 1 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 6,3
<tb> Traction <SEP> (MPa) <SEP> 1 <SEP> 20 <SEP> 17 <SEP> 17
<tb> Allongement <SEP> (%) <SEP> 1 <SEP> 547 <SEP> 654 <SEP> 637
<tb> Rebond <SEP> (1 <SEP> 00oC) <SEP> 2 <SEP> 50 <SEP> 46 <SEP> 42
<tb> Rebond <SEP> (23 C) <SEP> 2 <SEP> 35,3 <SEP> 35,8 <SEP> 33,7
<tb> Dureté, <SEP> Shore <SEP> A4 <SEP> 65 <SEP> 56 <SEP> 62
<tb> Essai <SEP> de <SEP> fatigue <SEP> par <SEP> flexion <SEP> 18,2 <SEP> 25,6 <SEP> 22,4
<tb> (kilocycles <SEP> jusqu'à <SEP> rupture) <SEP> 5
<tb> Essai <SEP> d'amorçage <SEP> de <SEP> fissure <SEP> à <SEP> 1350C <SEP> 142 <SEP> 223 <SEP> 194
<tb> (heures <SEP> jusqu'à <SEP> fissuration) <SEP> 7
<tb> Adhérence <SEP> au <SEP> pelage <SEP> (N/mm) <SEP> 8 <SEP> 32 <SEP> 53 <SEP> 50
<tb> Point <SEP> de <SEP> fragi) <SEP> itéS-56 C <SEP> est.-80 <SEP> à-90 C-94 C
<tb>
<tb> Propriété <SEP> Échantillon <SEP> Échantillon <SEP> B <SEP> Échantillon <SEP> C
<tb> Témoin <SEP> A
<tb> Module <SEP> à <SEP> 300 <SEP> % <SEP> (MPa) <SEP> 1 <SEP> 9, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 6,3
<tb> Traction <SEP> (MPa) <SEP> 1 <SEP> 20 <SEP> 17 <SEP> 17
<tb> Allongement <SEP> (%) <SEP> 1 <SEP> 547 <SEP> 654 <SEP> 637
<tb> Rebond <SEP> (1 <SEP> 00oC) <SEP> 2 <SEP> 50 <SEP> 46 <SEP> 42
<tb> Rebond <SEP> (23 C) <SEP> 2 <SEP> 35,3 <SEP> 35,8 <SEP> 33,7
<tb> Dureté, <SEP> Shore <SEP> A4 <SEP> 65 <SEP> 56 <SEP> 62
<tb> Essai <SEP> de <SEP> fatigue <SEP> par <SEP> flexion <SEP> 18,2 <SEP> 25,6 <SEP> 22,4
<tb> (kilocycles <SEP> jusqu'à <SEP> rupture) <SEP> 5
<tb> Essai <SEP> d'amorçage <SEP> de <SEP> fissure <SEP> à <SEP> 1350C <SEP> 142 <SEP> 223 <SEP> 194
<tb> (heures <SEP> jusqu'à <SEP> fissuration) <SEP> 7
<tb> Adhérence <SEP> au <SEP> pelage <SEP> (N/mm) <SEP> 8 <SEP> 32 <SEP> 53 <SEP> 50
<tb> Point <SEP> de <SEP> fragi) <SEP> itéS-56 C <SEP> est.-80 <SEP> à-90 C-94 C
<tb>
<Desc/Clms Page number 22>
La résistance à la traction, l'allongement à la rupture et le module à 300 % sont mesurés selon l'essai ASTM D412 (option à échantillon annulaire) et sont considérés ici comme une mesure de la résistance mécanique des compositions de caoutchouc respectives. Des valeurs plus élevées dénotent habituellement une plus grande durabilité. Par exemple, une résistance à la traction supérieure à 18 MPa est souhaitée pour la composition de caoutchouc pour bande de roulement de la chenille de la présente invention.
2L'essai de rebond (ASTM D1054) donne une mesure des propriétés d'hystérésis des compositions de caoutchouc.
Une valeur plus élevée dénote une composition de caoutchouc présentant moins d'hystérésis, ce qui est préférable. Une chenille ayant une composition de caoutchouc pour bande de roulement dont la valeur de rebond est plus élevée est censée offrir une plus basse température de travail lorsqu'elle est en service.
4L'essai de dureté Shore A (ASTM D2240) dénote la résistance à la pénétration du chaume des cultures, et une valeur plus élevée est préférable. L'essai utilisait dans ce cas une déformation de 95 pour cent.
7Le temps jusqu'à amorçage de fissure (ASTM D454) dénote la durabilité de la bande de roulement de la chenille et une valeur plus élevée est préférable.
8La comparaison d'adhérence au pelage est une mesure des valeurs de résistance à la déchirure pour les Échantillons A, B et C. L'amélioration de la résistance à la déchirure pour l'Échantillon C est de l'ordre de 56 pour cent comparativement à l'Échantillon A et l'on considère qu'elle permet de prévoir la résistance de la matière de bande de roulement à l'endommagement en service sur le terrain. Par conséquent, une valeur plus élevée est préférable. Une description de l'essai de l'adhérence au pelage peut être trouvée dans le brevet US NO 5 310 921.
9ASTM D2137.
<Desc/Clms Page number 23>
Les propriétés physiques suivantes des Échantillons B et C sont notablement meilleures que celles de l'Échantillon Témoin A ou leurs sont sensiblement équivalentes.
(A) point de fragilité à basse température notablement amélioré ; (B) nombre de kilocycles jusqu'à rupture par fatigue sensiblement amélioré ; (C) propriétés de rebond similaires ; et (D) valeurs de dureté similaires.
Les améliorations du point de fragilité ci-dessus sont considérées ici comme importantes pour l'utilisation aux très basses températures. Il est considéré ici que les propriétés physiques comparatives pour les Échantillons B et C, et en particulier pour l'Échantillon C, sont obtenues par la combinaison des facteurs suivants : (A) remplacement du caoutchouc de styrène/butadiène par du caoutchouc de cis-l, 4-polybutadiène et utilisation d'une plus grande quantité pour l'Échantillon B ; et (B) utilisation d'un noir de carbone ayant des propriétés colloïdales plus développées comme en témoignent un plus haut indice de teinte de 131 et un plus haut indice d'adsorption d'azote de 130.
Il est important de reconnaître que faire varier le choix et les quantités des ingrédients dans une composition de caoutchouc implique de nombreux compromis pour ce qui concerne les propriétés de la composition de caoutchouc résultante, en particulier du fait qu'il n'est souvent pas raisonnablement possible d'obtenir toutes les propriétés physiques souhaitées pour une composition de caoutchouc pour bande de roulement.
Pour les bandes de roulement de chenille de la présente invention, un objectif principal est de maximiser la durée de vie à la flexion et de minimiser l'usure et la fissuration de la chenille.
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EXEMPLE II-CARCASSE ET DENTS DE GUIDAGE DE CHENILLE
Des compositions de caoutchouc sont préparées et désignées comme les Échantillons X et Y. L'Échantillon X est préparé et utilisé à titre d'Échantillon Témoin.
Des compositions de caoutchouc sont préparées et désignées comme les Échantillons X et Y. L'Échantillon X est préparé et utilisé à titre d'Échantillon Témoin.
L'Échantillon Témoin X est à base d'une composition d'élastomère consistant en caoutchouc de cis-l, 4 -poly- isoprène naturel et caoutchouc de styrène/butadiène, avec du noir de carbone, de la silice et un agent de couplage.
L'Échantillon Y est à base d'une composition de caoutchouc consistant en caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène naturel et caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène synthétique, avec du noir de carbone, de la silice, un agent de couplage et un plastifiant à bas point de congélation.
Les compositions des Échantillons de caoutchouc X et Y sont décrites dans le Tableau 3 suivant.
Pour préparer les compositions de caoutchouc, les ingrédients sont d'abord mélangés dans au moins un stade de mélange non productif pendant environ cinq minutes à une température d'environ 165 C. Les stades de mélange non productifs désignent le mélange des ingrédients sans les agents de vulcanisation tels que le soufre et les accélérateurs de vulcanisation. Le terme"non productif"est bien connu de l'homme de l'art. Ensuite, le vulcanisant au soufre, ainsi que le ou les accélérateurs, sont mélangés dans un stade de mélange final pendant environ 2 minutes à une température d'environ 105 C.
<Desc/Clms Page number 25>
TABLEAU 3 Composition pour carcasse et dents de guidage de chenille
<tb>
<tb> Échantillon <SEP> Échantillon <SEP> Y
<tb> Témoin <SEP> X <SEP> Echantillon <SEP> Y
<tb> Stade <SEP> de <SEP> mélange <SEP> non <SEP> productif
<tb> Caoutchouc <SEP> de <SEP> cis-1, <SEP> 4-polyisoprène <SEP> naturel'80 <SEP> 80
<tb> SBR2 <SEP> 20 <SEP> 0
<tb> Caoutchouc <SEP> de <SEP> cis-1, <SEP> 4-polyisoprène <SEP> synthétique3 <SEP> 0 <SEP> 20
<tb> Plastifiant4 <SEP> 0 <SEP> 7
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> A5 <SEP> 48 <SEP> 48
<tb> Silice6 <SEP> 7 <SEP> 7
<tb> Agent <SEP> de <SEP> couplage7 <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> Acide <SEP> gras <SEP> 3 <SEP> 2
<tb> Additifs <SEP> antidégradation8 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 2,8
<tb> Stade <SEP> de <SEP> mélange <SEP> productif
<tb> Soufre9 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb> Accélérateurs <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1,4
<tb>
<tb> Échantillon <SEP> Échantillon <SEP> Y
<tb> Témoin <SEP> X <SEP> Echantillon <SEP> Y
<tb> Stade <SEP> de <SEP> mélange <SEP> non <SEP> productif
<tb> Caoutchouc <SEP> de <SEP> cis-1, <SEP> 4-polyisoprène <SEP> naturel'80 <SEP> 80
<tb> SBR2 <SEP> 20 <SEP> 0
<tb> Caoutchouc <SEP> de <SEP> cis-1, <SEP> 4-polyisoprène <SEP> synthétique3 <SEP> 0 <SEP> 20
<tb> Plastifiant4 <SEP> 0 <SEP> 7
<tb> Noir <SEP> de <SEP> carbone <SEP> A5 <SEP> 48 <SEP> 48
<tb> Silice6 <SEP> 7 <SEP> 7
<tb> Agent <SEP> de <SEP> couplage7 <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> zinc <SEP> 4 <SEP> 4
<tb> Acide <SEP> gras <SEP> 3 <SEP> 2
<tb> Additifs <SEP> antidégradation8 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 2,8
<tb> Stade <SEP> de <SEP> mélange <SEP> productif
<tb> Soufre9 <SEP> 1,5 <SEP> 1,5
<tb> Accélérateurs <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1,4
<tb>
Caoutchouc de cis-l, 4-polyisoprène naturel ayant une Tv d'environ-75 C.
2Caoutchouc de copolymère styrène/butadiène PLF1502 de The Goodyear Tire & Rubber Company ayant une teneur en styrène d'environ 23 pour cent et préparé par polymérisation en émulsion et ayant une Tv d'environ-45 C à environ -55OC.
3Caoutchouc de cis-l, 4-polybutadiène Natsyn'r'2200 de The Goodyear Tire & Rubber Company ayant une teneur en structure cis-1, 4 supérieure à 90 pour cent et une Tv d'environ -700C.
4Sébacate de dioctyle Plasthall DOS de CP Hall Company ayant un point de congélation (fusion) d'environ - 65 C.
5Noir de carbone N220, désignation de l'ASTM.
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6Silice précipitée HiSil 210 de PPG Industries.
7Agent de couplage X50S de Degussa AG, un mélange de tétrasulfure de bis (3-triéthoxysilylpropyle) et de noir de carbone comme support en un rapport de 50/50.
8Antioxydant consistant en 2,2, 4-trimethyl-1, 2dihydroquinoléine polymérisée Flectol TMQ de Flexsys America L. P. Company, antiozone aminé consistant en N-l, 3-diméthyl- but yI-N'-phénylènediamine de The Goodyear Tire & Rubber Company et antioxydant/antiozone aminé consistant en un mélange d'aryl-p-phénylènediamines Wingstay@ 100, marque commerciale de The Goodyear Tire & Rubber Company.
9Soufre des fabricants de caoutchouc. lON-t-butyl-2-benzothiazole-sulfénamide comme accélérateur primaire et N- (cyclohexylthio) phtalimide comme retardeur.
Les compositions de caoutchouc sont cuites pendant environ 100 minutes à une température d'environ 1500C.
Diverses propriétés physiques des compositions de caoutchouc ont été mesurées et sont rapportées dans le Tableau 4 suivant.
TABLEAU 4 Échantillons de carcasse et dents de guidage de chenille
<tb>
<tb> Échantillon
<tb> Propriété <SEP> Echantillon <SEP> Y
<tb> Témoin <SEP> X
<tb> Module <SEP> à <SEP> 300 <SEP> % <SEP> (MPa) <SEP> 11,5 <SEP> 12,5
<tb> Traction <SEP> (MPa) <SEP> 22,1 <SEP> 21,6
<tb> Allongement <SEP> (%) <SEP> 505 <SEP> 467
<tb> Rebond <SEP> (100 C) <SEP> 40,3 <SEP> 49,6
<tb> Point <SEP> de <SEP> fragilité1 <SEP> -56,2 <SEP> -67
<tb> Dureté, <SEP> Shore <SEP> A <SEP> 69,8 <SEP> 64,3
<tb> Abrasion <SEP> DIN <SEP> à <SEP> 10 <SEP> newtons <SEP> (mm3 <SEP> de <SEP> perte) <SEP> 151 <SEP> 129
<tb> Essai <SEP> de <SEP> fatigue <SEP> par <SEP> flexion <SEP> (kilocycles <SEP> 49,2 <SEP> 48,3
<tb> jusqu'à <SEP> rupture) <SEP> à <SEP> 95 <SEP> % <SEP> de <SEP> déformation
<tb> Micro-oeil <SEP> (kilocycles <SEP> jusqu'à <SEP> rupture) <SEP> 2 <SEP> 245,6 <SEP> 328,3
<tb> Adhérence <SEP> au <SEP> pelage <SEP> (newtons) <SEP> 110,8 <SEP> 92,1
<tb>
<tb> Échantillon
<tb> Propriété <SEP> Echantillon <SEP> Y
<tb> Témoin <SEP> X
<tb> Module <SEP> à <SEP> 300 <SEP> % <SEP> (MPa) <SEP> 11,5 <SEP> 12,5
<tb> Traction <SEP> (MPa) <SEP> 22,1 <SEP> 21,6
<tb> Allongement <SEP> (%) <SEP> 505 <SEP> 467
<tb> Rebond <SEP> (100 C) <SEP> 40,3 <SEP> 49,6
<tb> Point <SEP> de <SEP> fragilité1 <SEP> -56,2 <SEP> -67
<tb> Dureté, <SEP> Shore <SEP> A <SEP> 69,8 <SEP> 64,3
<tb> Abrasion <SEP> DIN <SEP> à <SEP> 10 <SEP> newtons <SEP> (mm3 <SEP> de <SEP> perte) <SEP> 151 <SEP> 129
<tb> Essai <SEP> de <SEP> fatigue <SEP> par <SEP> flexion <SEP> (kilocycles <SEP> 49,2 <SEP> 48,3
<tb> jusqu'à <SEP> rupture) <SEP> à <SEP> 95 <SEP> % <SEP> de <SEP> déformation
<tb> Micro-oeil <SEP> (kilocycles <SEP> jusqu'à <SEP> rupture) <SEP> 2 <SEP> 245,6 <SEP> 328,3
<tb> Adhérence <SEP> au <SEP> pelage <SEP> (newtons) <SEP> 110,8 <SEP> 92,1
<tb>
<Desc/Clms Page number 27>
'Méthode ASTM D2137.
2Méthode ASTM D813 modifiée en perçant l'échantillon de caoutchouc au bord et non au centre.
D'après le Tableau 4, on voit que le point de fragilité de l'Échantillon Y est notablement plus bas que le point de fragilité de l'Échantillon Témoin X et également que le nombre de kilocycles jusqu'à rupture par l'essai du micro-oeil est fortement accru.
Ceci est considéré comme important ici car on considère que le point de fragilité notablement plus bas pour l'Échantillon Y rend celui-ci plus approprié au service à des températures extrêmement basses et le plus grand nombre de cycles de fatigue jusqu'à rupture dans l'essai du micro-oeil dénote une importante augmentation de la durabilité pour la composition de caoutchouc de l'Échantillon Y. Ceci est également important car on considère ici qu'un tel abaissement du point de fragilité devrait normalement, en d'autres circonstances, diminuer cette résistance à la fatigue telle que mesurée par l'essai du micro-oeil.
EXEMPLE III
On fabrique une chenille ayant une bande de roulement constituée de la composition de caoutchouc de l'Échantillon C de l'Exemple I et une carcasse et des dents de guidage unitaires en caoutchouc constituées de l'Échantillon Y de l'Exemple II. La chenille formée par l'assemblage la bande de roulement et de la carcasse avec les dents de guidage est cuite dans un moule approprié à une température d'environ 1000C.
On fabrique une chenille ayant une bande de roulement constituée de la composition de caoutchouc de l'Échantillon C de l'Exemple I et une carcasse et des dents de guidage unitaires en caoutchouc constituées de l'Échantillon Y de l'Exemple II. La chenille formée par l'assemblage la bande de roulement et de la carcasse avec les dents de guidage est cuite dans un moule approprié à une température d'environ 1000C.
Plusieurs de ces chenilles sont montées sur des véhicules du type tracteur qui comportent au moins une roue motrice et au moins une roue menée.
Après une moyenne d'environ 700 à environ 1000 heures de fonctionnement sur ces véhicules pour plusieurs de ces chenilles dans des conditions très froides atteignant probablement une basse température d'environ-50 C, on ne trouve par inspection visuelle des chenilles aucun signe
<Desc/Clms Page number 28>
d'effets physiques défavorables ou d'endommagement dus à la température extrêmement basse.
Bien que des formes de réalisation et détails spécifiques aient été décrits afin d'illustrer l'invention, il est bien entendu que l'homme de l'art peut y apporter divers changements et modifications sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (8)
1. Chenille en caoutchouc (1) destinée à entourer au moins une roue motrice et au moins une roue entraînée, caractérisée en ce qu'elle comprend : (A) une bande de roulement extérieure (2) comprenant une pluralité de barrettes saillantes espacées (3) destinées à entrer en contact avec le sol ; et (B) sous forme unitaire : (I) une carcasse en caoutchouc (6) faisant corps avec, sous-jacente à, et soutenant ladite bande de roulement ; et (II) une pluralité de dents de guidage espacées (5) disposées sur, et faisant corps avec, la surface extérieure exposée de ladite carcasse (6), les- dites dents de guidage (5) étant destinées à venir en prise avec, et/ou être guidées par, une ou plusieurs desdites roues motrice et entraînée,
où : (a) ladite bande de roulement (2) est constituée d'une composition de caoutchouc qui comprend, à l'exclusion d'élastomères ayant une Tv supérieure à -50oC, pour
100 parties en poids d'élastomères (pcc) : (al) de 15 à 40 pcc d'élastomère de cis-1, 4-polybuta- diène ayant une Tv comprise entre-90 C et-115 C, (a2) de 85 à 60 pcc de caoutchouc de cis-1, 4-poly- isoprène ayant une Tv comprise entre-70 C et 80 C, (a3) de 38 à 80 pcc d'une charge de renforcement cons- tituée de 35 à 65 pcc de noir de carbone renfor- çateur de caoutchouc et de 3 à 15 pcc d'agrégats de silice précipitée, à l'exclusion d'un agent de couplage ayant un fragment réactif avec les groupes silanol présents à la surface de ladite silice et un autre fragment interactif avec ledit ou lesdits élastomères, (a4) un vulcanisant au soufre en une quantité de 0,75 à
1,75 pcc et un accélérateur de vulcanisation par le soufre de type sulfénamide,
<Desc/Clms Page number 30>
1,75 pcc et un accélérateur de vulcanisation par le soufre du type sulfénamide, (b5) de 0 à 10 pcc d'au moins une huile plastifiante pour caoutchouc choisie parmi les huiles plasti- fiantes pour caoutchouc aromatiques, naphténiques et paraffiniques et leurs mélanges, (b6) de 5 à 10 pcc d'un plastifiant pour caoutchouc, autre qu'une huile, ayant un point de congélation (fusion) inférieur à-45 C.
(a5) de 0 à 10 pcc d'une ou plusieurs huile (s) plasti- fiante (s) pour caoutchouc, choisie (s) parmi les huiles plastifiantes pour caoutchouc aromatiques, naphténiques et paraffiniques, et les mélanges de ces huiles, et où : (b) ladite carcasse (6) et lesdites dents de guidage (5), unitaires, sont constituées d'une même composition de caoutchouc qui comprend, à l'exclusion d'élastomères ayant une Tv supérieure à-50 C, en parties en poids pour 100 parties en poids de caoutchouc (pcc) : (bl) de 80 à 100 pcc de caoutchouc de cis-l, 4-poly- isoprène naturel ayant une Tv comprise entre-70 C et-80 C, (b2) de 0 à 20 pcc de caoutchouc de cis-l, 4-poly- isoprène synthétique ayant une Tv comprise entre - 70OC et -80oC, (b3) de 38 à 75 pcc d'une charge de renforcement cons- tituée de 35 à 60 pcc de noir de carbone renfor- çateur de caoutchouc et de 3 à 15 pcc d'agrégats de silice précipitée, et d'un agent de couplage ayant un fragment réactif avec les groupes silanol présents à la surface de ladite silice et un autre fragment interactif avec ledit ou lesdits élasto- mères, (b4) un vulcanisant au soufre en une quantité de 0,75 à
<Desc/Clms Page number 31>
2. Chenille selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est vulcanisée par le soufre.
3. Chenille selon l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le noir de carbone de la charge de renforcement (a3) de ladite bande de roulement (2) est choisi parmi au moins l'un de N220 et N234.
4. Chenille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la bande de roulement (2) comprend un additif antidégradation choisi parmi l'un au moins des suivants : 2,2, 4-trimethyl-1, 2dihydroquinoléine polymérisée, N-l, 3-diméthylbutyl-N'- phényl-para-phénylènediamine et aryl-p-phénylènediamines mixtes.
5. Chenille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la composition de caoutchouc de la carcasse et des dents de guidage, unitaires, ne contient pas d'huile aromatique, naphténique ou paraffinique.
6. Chenille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le plastifiant pour caoutchouc (b6) ne contient pas d'huiles et est choisi parmi les adipates, azélaates, glutarates, oléates, hexoates, tallates et trimellates, et leurs mélanges, ayant un point de congélation (fusion) inférieur à-45 C.
7. Chenille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit plastifiant est choisi parmi l'un au moins des suivants : adipate d'alkyle-alkyle-diester, adipate de diisooctyle, adipate de dioctyle, polyester-adipate, adipate de diisooctyle, azélaate de dioctyle, glutarate de dialkyle-diéther, glutarate de dibutoxyéthoxyéthyle, glutarate de dibutoxy- éthyle, glutarate de diisodécyle, oléate d'alkyle, oléate de butyle, sébacate de dioctyle, tallate d'isooctyle, trimellate de triisooctyle, trimellate de trioctyle, trimellate linéaire, di-2-éthylhexoate de polyéthylèneglycol 400, di-2-éthylhexoate de tétraéthylène-glycol,
<Desc/Clms Page number 32>
di-2-éthylhexoate de tétraéthylène-glycol et dodécanedioate de diisooctyle, et leurs mélanges.
8. Véhicule ayant au moins deux systèmes de chenille en caoutchouc opposés, à savoir un système de chenille de chaque côté du véhicule, servant à propulser ledit véhicule sur le sol, lesdits systèmes de chenille comprenant, individuellement, une chenille selon l'une quelconque des revendications précédentes, plusieurs roues assujetties audit véhicule et entourées par ladite chenille, au moins l'une desdites roues étant une roue motrice.
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Non-Patent Citations (1)
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