FR3051484A1

FR3051484A1 - Element de renfort pour bandage, produit renforce comprenant un tel element de renfort, bandage comprenant un tel element de renfort ou produit renforce, et procede de fabrication d'un tel element de renfort

Info

Publication number: FR3051484A1
Application number: FR1654408A
Authority: FR
Inventors: Bastien Limozin; Philippe Lesoeurs
Original assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA; Michelin Recherche et Technique SA France
Current assignee: Michelin Recherche et Technique SA Switzerland; Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA; Michelin Recherche et Technique SA France
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2017-11-24
Also published as: WO2017198557A1

Abstract

L'invention concerne un élément de renfort (10) pour bandage comprenant : - un élément filaire (12) comprenant une pluralité de filaments (14), la pluralité de filaments comprenant au moins des filaments (14) externes délimitant au moins en partie une surface externe (24) de l'élément filaire (12), et une gaine (20) revêtant la surface externe (24) de l'élément filaire (12) réalisée en une composition polymérique thermoplastique, dans lequel selon une section transversale de l'élément de renfort (10), la paroi interne (22) de la gaine (20) est essentiellement formée par une pluralité d'arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d'un filament (14) externe, les interstices internes (32) à l'élément filaire (12) étant délimités par la pluralité de filaments (14) et étant essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique. L'invention concerne également un produit renforcé comprenant un tel élément de renfort, un bandage comprenant un tel élément de renfort ou produit renforcé, et un procédé de fabrication d'un tel élément de renfort.

Description

Elément de renfort pour bandage, produit renforcé comprenant un tel élément de renfort, bandage comprenant un tel élément de renfort ou produit renforcé, et procédé de fabrication d’un tel élément de renfort

DOMAINE DE L’INVENTION

[001] Le domaine de la présente invention est celui des éléments de renfort gainés, utilisables pour renforcer des articles ou produits semi-finis en caoutchouc, tels que par exemple des bandages, notamment des bandages pneumatiques. De tels éléments de renfort gainés comprennent un élément filaire, notamment métallique, ainsi qu’une couche d’une composition polymérique thermoplastique gainant l’élément filaire. L’élément filaire comprend généralement un assemblage de plusieurs filaments, notamment des monofilaments métalliques.

[002] L’invention s’applique principalement à des véhicules lourds tels que « Poids lourds », c’est-à-dire métros, bus, engins agricoles ou de génie civil, aéronef ou autres véhicules de transport ou de manutention.

[003] La présente invention a pour objet un élément de renfort pour bandage, un produit renforcé comprenant un tel élément de renfort, un bandage comprenant un tel élément de renfort ou produit renforcé, ainsi qu’un procédé de fabrication d’un tel élément de renfort pour bandage.

ETAT DE LA TECHNIQUE

[004] Le gainage d’un élément filaire métallique par une couche de composition polymérique thermoplastique est connu en lui-même. Le gainage permet de protéger un ou plusieurs éléments filaires métalliques contre diverses agressions externes telles que des oxydations ou des abrasions. De plus, le gainage est réalisé en vue de rigidifier les éléments de renfort structurellement, de solidariser entre eux le cas échéant plusieurs filaments, et ainsi d’augmenter leur résistance au flambage.

[005] Ces éléments filaires ainsi gainés peuvent être ensuite noyés dans des matrices d’élastomère, en particulier destinées à des bandages, notamment des bandages pneumatiques, et plus particulièrement à des nappes de carcasse de tels bandages.

[006] Le gainage d’un élément filaire métallique comprenant plusieurs filaments est réalisé de sorte que la couche de composition polymérique thermoplastique pénètre entre les filaments de l’élément filaire. Un tel gainage dit à cœur de l’élément filaire par la composition polymérique thermoplastique permet une imprégnation de la composition polymérique thermoplastique et d’une part, une bonne adhésion entre le métal des filaments et la composition polymérique thermoplastique de la gaine et d’autre part, un bon ancrage mécanique de la gaine dans l’élément filaire métallique.

[007] D’une part, afin d’obtenir une bonne interaction entre le métal des filaments et la composition de la gaine, et d’autre part, afin de favoriser la pénétration de la composition polymérique thermoplastique entre les filaments, l’élément filaire est classiquement traité thermiquement préalablement à l’étape de gainage, par exemple par chauffage.

[008] Cependant, l’utilisation d’un élément filaire imprégné à cœur en tant qu’élément de renfort d’une nappe de carcasse peut diminuer sa performance en endurance flexion/compression. En effet, la température de la nappe de carcasse n’est pas homogène lors du roulage du bandage. Ainsi, en raison de la présence de la gaine, dans les zones de températures les plus élevées, notamment à l’épaule du bandage, la nappe de carcasse présente une rigidité plus faible due au ramollissement de la gaine dans ces zones de températures élevées, ce qui a pour conséquence la génération d’un faible rayon de courbure localisé au sein de l’élément de renfort. Ce faible rayon de courbure localisé génère des contraintes importantes sur l’élément filaire, ce qui pénalise la performance dudit élément filaire en endurance.

[009] Un objectif de l’invention est de proposer un élément de renfort gainé présentant une endurance améliorée par rapport à l’élément de renfort gainé de l’état de la technique.

BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION

[010] Pour ce faire est proposé un élément de renfort pour bandage comprenant : un élément filaire comprenant une pluralité de filaments, la pluralité de filaments comprenant au moins des filaments externes délimitant au moins en partie une surface externe de l’élément filaire, et une gaine revêtant la surface externe de l’élément filaire réalisée en une composition polymérique thermoplastique, dans lequel selon une section transversale de l’élément de renfort, la paroi interne de la gaine est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d’un filament externe, les interstices internes à l’élément filaire étant délimités par la pluralité de filaments et étant essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique.

[011] Avantageusement, un élément de renfort selon l’invention permet un mouvement des filaments de l’élément filaire dans la gaine, tout en limitant les interactions entre l’élément filaire et la gaine.

[012] Par filament, on entend un monofilament élémentaire et pas un assemblage de plusieurs monofilaments élémentaires.

[013] Par composition thermoplastique polymérique, on entend une composition présentant un comportement thermoplastique, c’est-à-dire présentant un ramollissement et éventuellement une fusion avec la hausse de la température de la composition.

[014] L’ élément de renfort selon l’invention peut également comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons possibles : la pluralité de filaments est agencée en au moins une couche interne de Μ > 1 filament(s) interne(s) et au moins une couche externe de P > 1 filaments externes, la couche externe étant enroulée autour de la couche interne, et dans lequel selon une section transversale de l’élément de renfort, la paroi interne de la gaine est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d’un filament externe, les interstices internes délimités par les Μ > 1 filament(s) interne(s) et les P > 1 filaments externes étant essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique ; et/ou les P > 1 filaments externes sont en contact direct avec le ou les Μ > 1 filament(s) inteme(s) ; et/ou la pluralité de filaments de l’élément filaire est agencée en au moins une couche interne de Μ > 1 filament(s) inteme(s), au moins une couche externe de P>1 filaments externes et au moins une couche intermédiaire de N > 1 filaments intermédiaires, la couche intermédiaire de filaments étant agencée entre la couche interne et la couche externe, et dans lequel selon une section transversale de l’élément de renfort, la paroi interne de la gaine est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d’un filament externe, les interstices internes délimités par le ou les Μ > 1 filament(s) interne(s) et les N > 1 filaments intermédiaires sont essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique et les interstices internes délimités par les N > 1 filaments intermédiaires et les P > 1 filaments externes sont essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique ; et/ou dans le cas où M > 1, les filaments de la couche interne sont enroulés en hélice ; et/ou les filaments de la couche externe sont enroulés en hélice autour de la couche interne ou autour de la couche intermédiaire ; et/ou les filaments de la couche intermédiaire sont enroulés en hélice autour de la couche interne ; et/ou les N > 1 filaments intermédiaires sont en contact direct avec les Μ > 1 filament(s) inteme(s) et les P > 1 filaments externes ; et/ou la couche externe est compacte ; et/ou la pluralité de filaments de l’élément filaire est agencée en une unique couche de N > 1 filaments externes, et dans lequel selon une section transversale de l’élément de renfort, la paroi interne de la gaine est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d’un filament externe, le capillaire central délimité par les N > 1 filaments externes étant essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique ; et/ou les N > 1 filaments externes sont enroulés en hélice ; et/ou chaque filament est métallique ; et/ou le diamètre de chaque filament est compris entre 0,1 mm et 0,5 mm ; et/ou l’épaisseur de la gaine varie de 0,05 mm à 0,5 mm, de préférence de 0,10 mm à 0,15 mm ; et/ou la composition polymérique thermoplastique comprend un composé thermoplastique choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques non élastomériques (TP), les élastomères thermoplastiques (TPE), les élastomères thermoplastiques vulcanisés (TPV), les élastomères thermoplastiques fonctionnalisés et les mélanges de ces composés.

[015] La présente invention concerne également un produit renforcé caractérisé en ce qu’il comprend : une matrice d’élastomère, et au moins un élément de renfort selon l’invention, noyé dans la matrice d’élastomère.

[016] En outre, l’invention se rapporte également à un bandage, caractérisé en ce qu’il comprend un produit renforcé selon l’invention ou un élément de renfort selon l’invention.

[017] Un tel bandage peut être pneumatique, c’est-à-dire nécessiter un gaz pour supporter la charge qui lui est appliquée ou bien non pneumatique, c’est-à-dire ne nécessiter aucun gaz pour supporter la charge qui lui est appliquée.

[018] Selon un mode de réalisation, le bandage selon l’invention comprend un sommet surmonté d’une bande de roulement, deux flancs, deux bourrelets, chaque flanc reliant chaque bourrelet au sommet, une armature de carcasse ancrée dans chacun des bourrelets et s’étendant dans les flancs et jusque dans le sommet, rarmature de carcasse comprenant le produit renforcé selon l’invention ou l’élément de renfort selon l’invention.

[019] Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un élément de renfort pour bandage à partir d’un élément fdaire comprenant une pluralité de filaments, la pluralité de filaments comprenant au moins des fdaments externes délimitant au moins en partie une surface externe de l’élément filaire, le procédé comprenant une étape de sertissage au cours de laquelle on revêt l’élément filaire d’une gaine réalisée dans une composition polymérique thermoplastique de sorte que, selon une section transversale de l’élément de renfort, la paroi interne de la gaine est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre le centre d’un fdament externe, les interstices internes à l’élément filaire étant délimités par la pluralité de filaments et étant essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique.

[020] Selon un mode de réalisation du procédé de fabrication selon l’invention, lors de l’étape de sertissage, l’élément de renfort est à température ambiante.

[021] Avantageusement, l’étape de sertissage de l’élément filaire à température ambiante permet d’éviter une pénétration de la gaine à l’intérieur de l’élément filaire.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[022] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description et des figures suivantes : la figure 1 est une vue en section transversale d’un élément de renfort selon un premier mode de réalisation de l’invention, la figure 2 est une vue en section transversale d’un élément de renfort selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, la figure 3 est une vue en section transversale d’un élément de renfort selon un troisième mode de réalisation de l’invention, la figure 4 est une vue en section transversale d’un produit renforcé selon un mode de réalisation de l’invention, la figure 5 est une vue en section transversale d’un produit renforcé selon un autre mode de réalisation de l’invention, la figure 6 est une coupe transversale schématique d’un bandage selon l’invention, la figure 7 représente une étape d’un procédé de fabrication d’un élément de renfort pour bandage selon l’invention, et la figure 8 illustre des variations de rigidité de flexion de produits renforcés selon l’invention et de l’état de la technique en fonction de la température.

[023] Il est à noter que ces dessins n’ont d’autre but que d’illustrer le texte de la description et ne constituent en aucune sorte une limitation de la portée de l’invention.

[024] Sur les différentes figures, les éléments analogues sont désignés par des références identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION

[025] L’ invention a pour objet un élément de renfort pour bandage. En particulier, les figures 1 à 3 représentent des sections transversales de différents modes de réalisation d’un élément de renfort selon l’invention.

[026] Un élément de renfort 10 selon l’invention, comprend un élément filaire 12 et une gaine 20.

[027] Un élément filaire est un élément longiligne présentant une longueur supérieure aux dimensions de sa section transversale, quelle que soit la forme de sa section transversale. En particulier, la section transversale peut présenter une forme circulaire, oblongue, rectangulaire, carrée, ou même plate. L’élément filaire est de préférence rectiligne, mais peut également être non rectiligne, par exemple torsadé ou ondulé.

[028] En particulier, l’élément filaire 12 comprend une pluralité de filaments 14. Plus précisément, l’élément filaire comprend un assemblage de filaments, les filaments étant agencés en une ou plusieurs couches concentriques, les filaments d’une même couche étant enroulés en hélice autour de la direction d’élongation de l’élément filaire. Les filaments peuvent être assemblés par câblage ou par retordage. Dans le cas du câblage, les filaments ne subissent pas de torsion autour de leur propre axe, en raison d’une rotation synchrone avant et après le point d’assemblage. Dans le cas du retordage, les filaments subissent à la fois une torsion collective et une torsion individuelle autour de leur propre axe, ce qui génère un couple de détorsion sur chacun des filaments.

[029] De façon avantageuse, chaque filament 14 est métallique. Chaque filament 14 présente de préférence un diamètre compris entre 0,1 mm et 0,5 mm.

[030] Chaque filament 14 comprend une âme métallique, par exemple en acier. Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque filament 14 comprend un revêtement métallique revêtant l’âme métallique. Le revêtement métallique est par exemple en zinc ou en laiton. Selon un autre mode de réalisation, chaque filament 14 est dépourvu de revêtement métallique revêtant l’âme métallique.

[031] En particulier, la pluralité de filaments 14 comprend au moins des filaments 14 externes délimitant au moins en partie une surface externe 24 de l’élément filaire 12. Sur les figures 1 à 3, les filaments 14 externes de l’élément filaires 12 sont hachurés avec les mêmes hachures, différentes des hachures des autres filaments de l’élément filaire 12.

[032] La gaine 20 revêt la surface externe de l’élément filaire 12. En particulier, la paroi interne 22 de la gaine est en contact avec la surface externe 24 de l’élément filaire 12, et par conséquent avec des filaments 14 externes de l’élément filaire 12. Autrement dit, la gaine a une forme complémentaire à la forme de la surface externe de l’élément filaire.

[033] Avantageusement, un mouvement des filaments de l’élément filaire dans la gaine est possible, et les interactions entre les filaments internes de l’élément filaire et la gaine sont limitées. D’une part, l’absence d’imprégnation à cœur de l’élément filaire par la gaine et d’autre part, l’adhésion entre la gaine et l’élément filaire étant limitée aux filaments externes, on peut ainsi contrôler la rigidité de l’élément filaire, ainsi que le mouvement des filaments lors d’une sollicitation cyclique de l’élément de renfort, par exemple lorsque ce dernier est utilisé dans un bandage.

[034] La gaine 20 est réalisée en une composition polymérique thermoplastique. Avantageusement, la composition polymérique thermoplastique permet de protéger l’élément filaire contre l’oxydation. En effet, la gaine constitue une barrière efficace contre les agents corrosifs susceptibles de pénétrer dans l’élément de renfort.

[035] Selon un mode de réalisation de l’invention, notamment illustré sur les figures 1 à 3, la gaine 20 comprend une unique couche constituée d’une composition polymérique thermoplastique. Selon une variante (non illustrée), la gaine comprend une pluralité de couches concentriques, au moins la couche radialement la plus interne étant réalisée en une composition polymérique thermoplastique. De telles gaines sont notamment décrites dans les documents WO2010/136389, WO2010/105975, WO2011/012521, WO2011/051204, WO2012/016757, W02012/038340, WO2012/038341, WO2012/069346, WO2012/104279, W02012/104280, W02012/104281, WO2013/117474 et WO2013/117475.

[036] L’ épaisseur radiale de la gaine 20 varie selon la surface externe 24 de l’élément filaire 12. Par épaisseur radiale de la gaine 20, on entend la distance entre la paroi externe 30 de la gaine 20 et la paroi interne 22 de la gaine 20, et donc la distance entre la paroi externe 30 de la gaine 20 et la surface externe 24 de l’élément filaire 12. De préférence, la gaine a une épaisseur minimale de 0,05 mm, et une épaisseur maximale de 0,5 mm. Préférentiellement, la gaine a une épaisseur moyenne allant de 0,10 mm à 0,15 mm. En général, le diamètre de l’élément de renfort est compris entre 1 mm et 1,5 mm.

[037] En particulier, la composition polymérique thermoplastique comprend un composé thermoplastique choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques non élastomériques (TP), les élastomères thermoplastiques (TPE), les élastomères thermoplastiques vulcanisés (TPV), les élastomères thermoplastiques fonctionnalisés et les mélanges de ces composés.

[038] De préférence, lorsqu’un polymère thermoplastique non élastomérique est utilisé, celui-ci est choisi parmi un polyester, un polyamide, une polycétone, une cellulose, un polyphénylène éther ou un mélange de ces matériaux. Préférentiellement, un polymère thermoplastique non élastomérique est choisi parmi un polyester et un polyamide.

[039] De façon préférée, le polyester est choisi parmi un polyéthylène téréphtalate (PET), un polyéthylène naphthalate (PEN), un polybutylène téréphtalate (PBT), un polybutylène naphthalate (PBN), un polypropylène téréphtalate (PPT) et un polypropylène naphthalate (PPN) et plus préférentiellement est le polyéthylène téréphtalate (PET).

[040] Le polyamide est préférentiellement un polyamide aliphatique, par exemple du nylon.

[041] De préférence, lorsqu’un élastomère thermoplastique (TPE) est utilisé, celui-ci est un élastomère styrénique (TPS). L’élastomère thermoplastique (TPE) peut être fonctionnalisé et/ou insaturé.

[042] Selon une section transversale de l’élément de renfort 10, la paroi interne 22 de la gaine 20 est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles. Comme visible sur les figures 1 à 3, chaque arc de cercle a pour centre, le centre d’un filament 14 externe.

[043] Les interstices internes à l’élément filaire 12 sont délimités par la pluralité de filaments 14. Par exemple, un interstice interne peut être un espace libre de matière entre deux couches successives de filaments ou, dans le cas où l’élément filaire comprend une unique couche de N filaments, un espace libre de matière radialement interne à la couche externe de filaments.

[044] En particulier, les interstices internes 32 sont essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique. Autrement dit, selon une section transversale de l’élément de renfort, les interstices internes 32 présentent une surface totalement dépourvue de la composition polymérique thermoplastique supérieure ou égale à 90%. De préférence, au moins 95% de la surface des interstices internes 32 est totalement dépourvue de la composition polymérique thermoplastique.

[045] Un premier mode de réalisation de l’élément de renfort selon l’invention est représenté en figure 1.

[046] Selon ce premier mode de réalisation, la pluralité de filaments 14 est agencée en deux couches, une couche interne 16 et une couche externe 18. La couche interne 16 comprend un nombre M supérieur ou égal à un de filament(s) interne(s), par exemple le nombre M de filament 14 interne est égal à un sur la figure 1. La couche externe 18 comprend un nombre P strictement supérieur à un de filaments externes, par exemple le nombre P de filaments 14 externes est égal à six sur la figure 1. En particulier, l’élément filaire 12 est un élément filaire à deux couches M + P.

[047] La couche externe 18 est enroulée autour de la couche interne 16. De façon préférentielle, les P filaments 14 externes sont en contact direct avec le ou les M filament(s) 14 interne(s). Les filaments 14 de la couche externe 18 sont enroulés en hélice autour de la couche interne 16. Lorsque M > 1, les filaments 14 de la couche interne 16 sont enroulés en hélice.

[048] De façon avantageuse, la couche externe 18 est compacte. Plus précisément, les filaments 14 de la couche externe 18 sont deux à deux au contact l’un de l’autre. Avantageusement, une couche externe 18 compacte permet d’éviter la pénétration de la composition polymérique thermoplastique entre les filaments 14 de la couche externe 18, et par conséquent dans les interstices internes 32 à l’élément filaire 12.

[049] Les interstices internes 32 à l’élément filaire 12 sont délimités par la couche interne 16 et la couche externe 18 de filaments 14 de l’élément filaire 12. En particulier, les interstices internes 32 sont délimités par le ou les Μ > 1 filament(s) 14 inteme(s) et les P filaments 14 externes. Par exemple, les interstices internes 32, au nombre de six sur la figure 1, sont délimités par le filament 14 interne et les six filaments 14 externes.

[050] Les interstices internes 32 sont essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique. Plus précisément, par « essentiellement » dépourvus de la composition polymérique thermoplastique, on entend que au moins 90%, et de préférence au moins 95%, de la surface entre la couche interne 16 et la couche externe 18 est totalement dépourvue de composition polymérique thermoplastique. Autrement, dit, au plus 10%, et préférentiellement au plus 5%, de la surface entre les filaments 14 externes et les filaments 14 internes comprend de la composition polymérique thermoplastique.

[051] Un deuxième mode de réalisation de l’élément de renfort selon l’invention est représenté en figure 2.

[052] Selon ce deuxième mode de réalisation, la pluralité de filaments 14 est agencée en au moins trois couches, une couche interne 16, une couche intermédiaire 26 et une couche externe 18. La couche interne 16 comprend un nombre M supérieur ou égal à un de filament(s) inteme(s), par exemple le nombre M de filament 14 interne est égal à un sur la figure 2. La couche intermédiaire 26 comprend un nombre N strictement supérieur à un de filaments intermédiaires, par exemple le nombre N de filaments intermédiaires est égal à six sur la figure 2. La couche externe 18 comprend un nombre P strictement supérieur à un de filaments externes, par exemple le nombre P de fdaments 14 externes vaut douze sur la figure 2. En particulier, l’élément filaire 12 est un élément filaire à trois couches M + N + P.

[053] Selon ce mode de réalisation, la couche intermédiaire 26 est agencée entre la couche interne 16 et la couche externe 18. Autrement dit, la couche externe 18 est enroulée autour de la couche intermédiaire 26, et la couche intermédiaire 26 est enroulée autour de la couche interne 16. Préférentiellement, les N filaments 14 de la couche intermédiaire 26 sont en contact direct avec les M fdaments 14 de la couche interne 16 et avec les P filaments de la couche externe 18. Les P fdaments 14 de la couche externe 18 sont enroulés en hélice autour de la couche intermédiaire 26 et les N filaments 14 de la couche intermédiaire 26 sont enroulés en hélice autour de la couche interne 16.

[054] De façon avantageuse, la couche externe 18 et la couche intermédiaire 26 sont compactes. De façon avantageuse, une couche externe 18 compacte permet d’éviter une pénétration de la composition polymérique thermoplastique dans les interstices internes 34 de l’élément filaire, et une couche intermédiaire 26 compacte permet d’éviter une pénétration de la composition polymérique thermoplastique dans les interstices internes 36 de l’élément filaire.

[055] Selon ce mode de réalisation, les interstices internes 34 à l’élément filaire 12 sont délimités par les M filaments 14 internes et les N filaments 14 intermédiaires. Les interstices internes 36 à l’élément filaire 12 sont délimités par les N filaments 14 intermédiaires et les P filaments 14 externes. Autrement dit, les interstices internes 34 sont délimités par les filaments 14 de la couche interne 16 et de la couche intermédiaire 26, et les interstices internes 36 sont délimités par les filaments 14 de la couche intermédiaire 26 et de la couche externe 18.

[056] Les interstices internes 34, 36 sont essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique. Plus précisément, par « essentiellement » dépourvus de la composition polymérique thermoplastique, on entend que au moins 90%, et de préférence au moins 95%, de la surface entre les couches interne 16, intermédiaire 26, et externe 18 est totalement dépourvue de composition polymérique thermoplastique. Autrement, dit, au plus 10%, et préférentiellement au plus 5%, de la surface entre les filaments 14 externes et les filaments 14 intermédiaires, et de la surface entre les filaments 14 internes et les filaments 14 intermédiaires, comprend de la composition polymérique thermoplastique.

[057] Un troisième mode de réalisation de l’élément de renfort selon l’invention est représenté en figure 3.

[058] Selon ce troisième mode de réalisation, la pluralité de filaments 14 est agencée en une unique couche de N > 1 filaments externes enroulés en hélice, par exemple N = 5 filaments 14 externes sur la figure 3. Tous les filaments 14 de l’élément filaire sont des filaments externes. En particulier, l’élément filaire 12 est un élément filaire à une couche 1 x N, également appelé « open cord ».

[059] Selon ce mode de réalisation, le capillaire central 28 est délimité par les N filaments 14 externes. En particulier, le capillaire central 28 est un interstice interne délimité par les N filaments 14 externes. Le capillaire central 28 est essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique.

[060] L’invention a également pour objet un produit renforcé comprenant l’élément de renfort selon l’invention. En particulier, une section transversale d’un produit renforcé 40 est représenté en figure 4. Un produit renforcé selon l’invention présente une forme générale de bande s’étendant selon la direction d’élongation de l’élément de renfort.

[061] Le produit renforcé 40 comprend une matrice d’élastomère 42, dans laquelle est noyé au moins un élément de renfort 10 tel que décrit précédemment.

[062] Avantageusement, le produit renforcé comprend une pluralité d’éléments de renforts selon l’invention. Par exemple, comme représenté sur la figure 5, le produit renforcé 40 peut comprendre trois d’éléments de renforts 10, les éléments de renforts étant alignés.

[063] L’invention a également pour objet un bandage pour véhicule automobile comprenant un produit renforcé selon l’invention, ou un élément de renfort selon l’invention. Un tel bandage, ici un bandage pneumatique 1 est illustré en figure 6.

[064] Selon un mode de réalisation, le bandage pneumatique 1 comprend un sommet 2, deux flancs 3 et deux bourrelets 4. Le sommet 2 est surmonté d’une bande de roulement (non représentée) et, de préférence, renforcé par une armature de sommet ou une ceinture 6. Les bourrelets 4 sont de préférence renforcés par une tringle 5. Chaque flanc 3 relie chaque bourrelet 4 au sommet 6.

[065] Selon un mode de réalisation, une armature de carcasse 7 est enroulée autour des deux tringles 5. L’armature de carcasse 7 est ancrée dans chaque bourrelet 4. L’armature de carcasse 7 s’étend dans les flancs 3 et jusque dans le sommet 2. Le retournement 8 de l’armature de carcasse 7 est disposé en direction de l’extérieur du bandage pneumatique 1, qui est ici représenté monté sur une jante 9.

[066] De façon avantageuse, un bandage selon l’invention présente des performances améliorées par rapport à un bandage selon l’art antérieur.

[067] Tests de roulage [068] Des tests réalisés sur des bandages pneumatiques comprenant, dans l’armature de carcasse, des éléments de renforts selon l’invention P2, sur des bandages pneumatiques comprenant des éléments de renforts de l’état de la technique dans lesquels les éléments filaires sont imprégnés à cœur PI, et sur des bandages pneumatiques comprenant des éléments filaires de l’état de la technique non gainés PO, ont permis de mettre en évidence les performances améliorées du bandage pneumatique selon l’invention. Lors de ces tests, on a sollicité, lors du roulage des pneumatiques testés, les pneumatiques dans des conditions extrêmement sollicitantes, notamment dans des conditions de forte dérive, de vitesse élevée, et de charge élevée. Les éléments de renfort des bandages testés comprennent un élément filaire de structure (1+6+12) x 0,18 mm, c’est-à-dire un élément filaire comprenant une couche interne de 1 filament interne, une couche intermédiaire de 6 filaments intermédiaires et une couche externe de 12 filaments externes, chaque filament ayant un diamètre de 0,18 mm. La gaine utilisée pour le bandage PO est du nylon PA 66.

[069] On a mesuré la distance parcouru par chaque bandage pneumatique PO, PI et P2. Les résultats de ces tests sont rassemblés dans le tableau 1 ci-dessous et sont indiqués par rapport à la distance parcourue par le bandage PO, la valeur de cette distance de référence étant égale à 100. Ainsi, une valeur supérieure à 100 signifie que le bandage testé a parcouru une distance supérieure à la distance parcourue par le bandage PO. A l’inverse, une valeur inférieure à 100 signifie que le bandage testé a parcouru une distance inférieure à la distance parcourue par le bandage PO.

[070] Tableau 1

[071] Ainsi, le bandage pneumatique selon l’invention P2 a une performance améliorée de 72% par rapport au bandage pneumatique PO comprenant des éléments filaires non gainés, et une performance améliorée de 51% par rapport au bandage pneumatique PI comprenant des éléments filaires imprégnés à cœur.

[072] Tests de déchaussement [073] Des tests de déchaussement entre l’élément filaire et la gaine ont également été réalisés. Lors de ces tests, on prépare un élément de renfort comprenant un élément filaire imprégné à cœur et un élément de renfort comprenant un élément filaire selon l’invention. On dispose d’une longueur de 10 cm de chaque élément filaire que l’on gaine sur 5 cm et que l’on laisse dénudé sur 5 cm. On passe la partie dénudée de l’élément filaire dans une filière et on vient mettre en butée la filière contre la gaine de la partie gainée. On fixe la filière et on tractionne la partie dégainée. On mesure alors la force nécessaire à l’arrachement de la gaine.

[074] Ces tests ont mis en avant que la force moyenne d’arrachement d’une gaine en PA 66 d’un élément de renfort comprenant un élément filaire de structure (1+6+12) x 0,18 mm imprégnés à cœur est de 175 N, tandis que la force moyenne d’arrachement de cette même gaine d’un élément de renfort selon l’invention comprenant un filaire de même structure est de 17 N.

[075] Ainsi, ces tests montrent que la force nécessaire à l’arrachement de la gaine d’un élément de renfort selon l’invention est 10,3 fois inférieure à la force nécessaire à l’arrachement de la gaine d’un élément de renfort dont l’élément filaire est imprégné à cœur. Ainsi, l’interaction entre la gaine et l’élément filaire au sein de l’élément de renfort selon l’invention est relativement faible ce qui augmente l’endurance de l’élément de renfort selon l’invention.

[076] Tests de fatigue en flexion [077] Des tests de fatigue en flexion ont également été réalisés sur éléments de renforts selon l’invention E2, sur des éléments de renforts de l’état de la technique dans lesquels les éléments filaires sont imprégnés à cœur El, et sur des éléments filaires de l’état de la technique non gainés E0.

[078] On réalise ces tests sur une machine de traction dynamique. Chaque élément de renfort d’une longueur de 90 mm est pincé entre deux mors de traction. La distance initiale entre les deux mors est fixée à 30 mm. On impose alternativement une contrainte en traction de 10 daN et un déplacement en compression de 4 mm. On effectue ce cycle de traction-compression jusqu’à rupture de l’élément de renfort testé. Des capteurs mesurent le nombre de cycles avant rupture.

[079] Les éléments de renfort des produits renforcés E0, El, E2 comprennent un élément filaire de structure (1+6+12) x 0,18 mm. La gaine utilisée pour les éléments de renfort El, E2 est du nylon PA 66.

[080] Les résultats de ces tests sont rassemblés dans le tableau 2 ci-dessous et sont indiqués par rapport au nombre de cycles et à la force de répulsion résiduelle mesurée à la rupture de l’élément de renfort E0, ce nombre de cycles et la valeur de cette force de répulsion résiduelle mesurée à la rupture étant égaux à 100. Ainsi, une valeur supérieure à 100 signifie que l’élément de renfort a subit un nombre de cycles supérieur au nombre de cycles de l’élément de renfort E0 avant rupture. A l’inverse, une valeur inférieure à 100 signifie que l’élément de renfort testé a subit un nombre de cycles inférieur au nombre de cycles de l’élément de renfort E0 avant rupture. Π en est de même pour la force de répulsion résiduelle.

[081] Tableau 2

[082] Ces résultats montrent que la force de répulsion résiduelle de l’élément de renfort selon l’invention E2 est largement supérieure à la force de répulsion résiduelle de l’élément de renfort E0 et du même ordre de grandeur que celle de l’élément de renfort El. D’une façon surprenante, le nombre de cycles que peut subir l’élément de renfort selon l’invention E2 est largement supérieur aux nombres de cycles que peuvent subir les éléments de renfort EO et El, démontrant une endurance largement améliorée.

[083] Tests de rigidité en flexion en fonction de la température [084] Des tests de rigidité de flexion en fonction de la température ont également été réalisés sur des produits renforcés selon l’invention R2 et sur des produits renforcés comprenant des éléments de renforts de l’état de la technique dans lesquels les éléments filaires sont imprégnés à cœur RI. Comme la rigidité de la composition polymérique thermoplastique évolue en fonction de la température, un produit renforcé comprenant des éléments filaires de l’état de la technique non gainés RO est pris comme référence.

[085] Les éléments de renfort des produits renforcés RO, RI, R2 comprennent un élément filaire de structure (1+6+12) x 0,18 mm. La gaine utilisée pour les produits renforcés RI, R2 est du nylon PA 66.

[086] Chaque produit renforcé testé comprend des éléments de renfort disposés parallèlement les uns aux autres selon un pas de pose de 1,7 mm et noyés dans une matrice élastomérique habituellement utilisée en tant que composition de calandrage. Chaque produit renforcé est à l’état cuit, c’est-à-dire que la matrice élastomérique a été vulcanisée. Chaque produit renforcé testé présente la forme d’une éprouvette de dimensions 10 x 20 cm.

[087] Chaque éprouvette est fixée d’un côté à un pivot fixe et de l’autre côté à un pivot monté mobile en translation dans une glissière. On applique un couple de torsion de même effort et de sens opposé à chacun des pivots. Le pivot monté mobile se rapproche alors du pivot fixe et on obtient un rayon de courbure constant le long de l’éprouvette. En fonction du rayon de courbure, on détermine la rigidité de flexion de l’éprouvette.

[088] Afin de déterminer la variation de la rigidité de flexion en fonction de la température, on reproduit la mesure à différentes températures.

[089] On a représenté l’évolution de la rigidité de flexion Rf en fonction de la température T pour les produits renforcés R0, RI, R2 sur la figure 8.

[090] Le produit renforcé comprenant des éléments filaires non gainés R0 a une rigidité de flexion Rf sensiblement constante et égale à 23 daN/mm2, et ce quelle que soit la température. La rigidité de flexion Rf du produit renforcé R0 comprenant les éléments filaires non gainés est représentée par la droite I sur la figure 8. La zone hachurée obliquement sur la figure 8 illustre la rigidité de flexion Rf apportée à la matrice d’élastomère par les éléments filaires non gainés.

[091] Le produit renforcé selon l’invention R2 a une rigidité de flexion Rf décroissante avec la température et supérieure à la rigidité de flexion Rf du produit renforcé RO. La rigidité de flexion Rf du produit renforcé selon l’invention R2 est représentée par la droite ΠΙ sur la figure 8. La zone hachurée verticalement sur la figure 8 illustre le surplus de rigidité de flexion Rf apportée à la matrice d’élastomère par la gaine par rapport à la rigidité de flexion Rf apportée par les seuls éléments filaires non gainés du produit renforcé RO.

[092] Le produit renforcé comprenant des éléments filaires imprégnés à cœur RI a une rigidité de flexion Rf décroissante avec la température et supérieure à la rigidité de flexion Rf des produits renforcés RO et R2. La rigidité de flexion Rf du produit renforcé RI est représentée par la droite II sur la figure 8. La zone hachurée horizontalement sur la figure 8 illustre le surplus de rigidité de flexion Rf apportée à la matrice d’élastomère par l’imprégnation a cœur de la gaine par rapport à la rigidité de flexion Rf apportée par les éléments filaires gainés du produit renforcé selon l’invention R2.

[093] Ces tests ont mis en avant que plus la température est élevée, plus la rigidité de flexion Rf des produits renforcés RI et R2 se rapproche de la rigidité de flexion Rf d’un produit de renfort comprenant des éléments filaires non gainés. Le produit renforcé selon l’invention R2 a pour avantage de présenter une rigidité de flexion Rf plus faible que le produit renforcé comprenant des éléments filaires imprégnés à cœur RL A posteriori, les inventeurs à l’origine de l’invention expliquent que, dans le produit renforcé comprenant des éléments filaires imprégnés à cœur RI, le mouvement des filaments de l’élément filaire dans la gaine sont bloqués par l’imprégnation à cœur de la composition polymérique thermoplastique. Dans le produit renforcé selon l’invention RO, le mouvement des filaments de l’élément filaire dans la gaine est possible, ce qui a pour conséquences de diminuer la rigidité de flexion Rf du produit renforcé selon l’invention R2. En outre, l’écart de rigidité de flexion Rf du produit renforcé selon l’invention R2 avec la rigidité de flexion Rf du produit renforcé RO en fonction de la température est plus faible que l’écart de rigidité de flexion Rf du produit renforcé selon l’art antérieur RI avec la rigidité de flexion Rf du produit renforcé RO avec la température. En effet, la rigidité de flexion Rf du produit renforcé comprenant des éléments filaires imprégnés à cœur RI varie de 24,5 daN/mm2 de 20°C à 110°C, tandis que la rigidité de flexion Rf d’un produit renforcé selon l’invention varie de 13 daN/mm2 de 20°C à 110°C. Un faible écart de rigidité de flexion Rf en fonction de la température permet ainsi d’éviter la génération d’un faible rayon de courbure localisé le long de l’élément de renfort.

[094] L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un élément de renfort pour bandage tel que décrit précédemment.

[095] Le procédé de fabrication comprend une étape de fourniture au cours de laquelle un élément filaire et une gaine sont fournis. En particulier, l’élément filaire comprend une pluralité de filaments comportant au moins des filaments externes délimitant une surface externe de l’élément filaire. La gaine est réalisée dans une composition polymérique thermoplastique telle que décrite précédemment.

[096] Le procédé de fabrication comprend une étape de sertissage, au cours de laquelle on revêt l’élément filaire de la gaine de sorte à former un élément de renfort conforme à l’invention.

[097] L’ élément filaire est revêtu de la gaine de sorte que, selon une section transversale de l’élément de renfort, la paroi interne de la gaine est principalement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d’un filament externe de l’élément filaire.

[098] En outre, les interstices internes à l’élément filaire délimités par la pluralité de filaments sont essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique. Autrement dit, la surface externe de l’élément filaire est recouverte de la gaine, sans que la gaine ne pénètre en direction des interstices de l’élément filaire.

[099] Le procédé selon l’invention est mis en œuvre au moyen d’un dispositif de sertissage représenté sur la figure 7. Le dispositif de sertissage 44 comprend un guide 46 de l’élément filaire 12 ainsi qu’une tête d’extrusion 48 permettant l’extrusion de la composition polymérique thermoplastique au contact de l’élément filaire 12 en amont de la sortie du guide 46. En sortie de la tête d’extrusion, l’élément de renfort 10, c’est-à-dire l’élément filaire 12 gainé, est refroidit à une température comprise entre 5°C et 70°C, préférentiellement comprise entre 5°C et 20°C, avec de l’air ou un autre gaz froid, ou par passage dans un bain d’eau suivi d’une étape de séchage.

[100] De façon avantageuse, lors de l’étape de sertissage, l’élément de renfort est à température ambiante. En effet, l’élément filaire 12 est stocké enroulé autour d’une bobine de stockage, et est déroulé de sorte à être passé à travers le dispositif de sertissage 44. L’élément filaire n’est pas préchauffé avant l’étape de sertissage, afin de ne pas favoriser l’imprégnation à cœur de l’élément filaire 12 par la composition polymérique thermoplastique.

[101] Dans les revendications, le mot « comprenant » n’exclut pas d’autres éléments ou étapes, et l’article indéfini « un » ou « une » n’exclut pas une pluralité. Le simple fait que différentes caractéristiques soient citées dans différentes revendications dépendantes n’indique pas qu’une combinaison de ces caractéristiques ne peut être avantageusement envisagée. Tout signe de référence dans les revendications ne doit pas être interprété comme limitant la portée de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Elément de renfort (10) pour bandage comprenant : un élément filaire (12) comprenant une pluralité de filaments (14), la pluralité de filaments comprenant au moins des filaments externes délimitant au moins en partie une surface externe (24) de l’élément filaire (12), et une gaine (20) revêtant la surface externe (24) de l’élément filaire (12) réalisée en une composition polymérique thermoplastique, dans lequel selon une section transversale de l’élément de renfort (10), la paroi interne (22) de la gaine (20) est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d’un filament (14) externe, les interstices internes (32) à l’élément filaire (12) étant délimités par la pluralité de filaments (14) et étant essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique.
2. Elément de renfort (10) selon la revendication 1, dans lequel, la pluralité de filaments (14) est agencée en au moins une couche interne (16) de Μ > 1 filament(s) (14) inteme(s) et au moins une couche externe (18) de P > 1 filaments (14) externes, la couche externe (18) étant enroulée autour de la couche interne (16), et dans lequel selon une section transversale de l’élément de renfort (10), la paroi interne (22) de la gaine (20) est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d’un filament (14) externe, les interstices internes (32) délimités par les Μ > 1 filament(s) (14) inteme(s) et les P > 1 filaments (14) externes étant essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique.
3. Elément de renfort (10) selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de filaments (14) de l’élément filaire (12) est agencée en au moins une couche interne (16) de Μ > 1 filament(s) (14) inteme(s), au moins une couche externe (18) de P > 1 filaments (14) externes et au moins une couche intermédiaire (26) de N > 1 filaments (14) intermédiaires, la couche intermédiaire (26) étant agencée entre la couche interne (16) et la couche externe (18), et dans lequel selon une section transversale de l’élément de renfort (10), la paroi interne (22) de la gaine (20) est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d’un filament (14) externe, les interstices internes (34) délimités par le ou les Μ > 1 filament(s) (14) interne(s) et les N > 1 filaments (14) intermédiaires sont essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique et les interstices internes (36) délimités par les N > 1 filaments (14) intermédiaires et les P > 1 filaments (14) externes sont essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique.
4. Elément de renfort (10) selon la revendication 1, dans lequel la pluralité de filaments (14) de l’élément filaire (12) est agencée en une unique couche de N > 1 filaments (14) externes, et dans lequel selon une section transversale de l’élément de renfort (10), la paroi interne (22) de la gaine (20) est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre, le centre d’un filament (14) externe, le capillaire central (28) délimité par les N > 1 filaments (14) externes étant essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique.
5. Elément de renfort (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la composition polymérique thermoplastique comprend un composé thermoplastique choisi dans le groupe constitué par les polymères thermoplastiques non élastomériques (TP), les élastomères thermoplastiques (TPE), les élastomères thermoplastiques vulcanisés (TPV), les élastomères thermoplastiques fonctionnalisés et les mélanges de ces composés.
6. Produit renforcé (40), caractérisé en ce qu’il comprend: une matrice d’élastomère (42), et au moins un élément de renfort (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, noyé dans la matrice d’élastomère (42).
7. Bandage (1), caractérisé en ce qu’il comprend un produit renforcé (40) selon la revendication précédente ou un élément de renfort selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
8. Bandage (1) selon la revendication 7, comprenant un sommet (2) surmonté d’une bande de roulement, deux flancs (3), deux bourrelets (4), chaque flanc (3) reliant chaque bourrelet (4) au sommet (2), une armature de carcasse (7) ancrée dans chacun des bourrelets (4) et s’étendant dans les flancs (3) et jusque dans le sommet (2), l’armature de carcasse (7) comprenant le produit renforcé (40) ou l’élément de renfort (10).
9. Procédé de fabrication d’un élément de renfort pour bandage à partir d’un élément filaire comprenant une pluralité de filaments, la pluralité de filaments comprenant au moins des filaments externes délimitant au moins en partie une surface externe de l’élément filaire, le procédé comprenant une étape de sertissage au cours de laquelle on revêt l’élément filaire d’une gaine réalisée dans une composition polymérique thermoplastique de sorte que, selon une section transversale de l’élément de renfort, la paroi interne de la gaine est essentiellement formée par une pluralité d’arc de cercles, chaque arc de cercle ayant pour centre le centre d’un filament externe, les interstices internes à l’élément filaire étant délimités par la pluralité de filaments et étant essentiellement dépourvus de la composition polymérique thermoplastique.
10. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel lors de l’étape de sertissage, l’élément de renfort est à température ambiante.