FR3094274A1 - Pneumatique présentant des propriétés de résistance au roulement et de résistance aux chocs améliorées - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un pneumatique à armature de carcasse radiale ancrée dans chacun des bourrelets par retournement autour d’une tringle, au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée étant présente au moins partiellement dans la surface d’une zone S dans un plan méridien. Selon l’invention, la valeur maximale de tan(δ), noté tan(δ)max, de ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée est inférieure à 0.055, le module d’élasticité sous tension à 10 % d'allongement de ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée est inférieure à 6 MPa et l’allongement à rupture de ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée est supérieur à 300 %. Figure pour l’abrégé : Fig 2

Description

Pneumatique présentant des propriétés de résistance au roulement et de résistance aux chocs améliorées
La présente invention concerne un pneumatique, à armature de carcasse radiale et plus particulièrement un pneumatique destiné à équiper des véhicules portant de lourdes charges et roulant à vitesse soutenue, tels que, par exemple les camions, tracteurs, remorques ou bus routiers.
D'une manière générale dans les pneumatiques de type poids-lourds, l'armature de carcasse est ancrée de part et d'autre dans la zone du bourrelet et est surmontée radialement par une armature de sommet constituée d'au moins deux couches, superposées et formées de fils ou câbles parallèles dans chaque couche et croisés d’une couche à la suivante en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°. Lesdites couches de travail, formant l'armature de travail, peuvent encore être recouvertes d'au moins une couche dite de protection et formée d'éléments de renforcement avantageusement métalliques et extensibles, dits élastiques. Elle peut également comprendre une couche de fils ou câbles métalliques à faible extensibilité faisant avec la direction circonférentielle un angle compris entre 45° et 90°, cette nappe, dite de triangulation, étant radialement située entre l'armature de carcasse et la première nappe de sommet dite de travail, formées de fils ou câbles parallèles présentant des angles au plus égaux à 45° en valeur absolue. La nappe de triangulation forme avec au moins ladite nappe de travail une armature triangulée, qui présente, sous les différentes contraintes qu'elle subit, peu de déformations, la nappe de triangulation ayant pour rôle essentiel de reprendre les efforts de compression transversale dont est l'objet l'ensemble des éléments de renforcement dans la zone du sommet du pneumatique.
Des câbles sont dits inextensibles lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à 10% de la force de rupture un allongement relatif au plus égal à 0,2%.
Des câbles sont dits élastiques lorsque lesdits câbles présentent sous une force de traction égale à la charge de rupture un allongement relatif au moins égal à 3% avec un module tangent maximum inférieur à 150 GPa.
Des éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement qui font avec la direction circonférentielle des angles compris dans l'intervalle + 2,5°, - 2,5° autour de 0°.
La direction circonférentielle du pneumatique, ou direction longitudinale, est la direction correspondant à la périphérie du pneumatique et définie par la direction de roulement du pneumatique.
La direction transversale ou axiale du pneumatique est parallèle à l’axe de rotation du pneumatique.
La direction radiale est une direction coupant l’axe de rotation du pneumatique et perpendiculaire à celui-ci.
L’axe de rotation du pneumatique est l’axe autour duquel il tourne en utilisation normale.
Un plan radial ou méridien est un plan qui contient l’axe de rotation du pneumatique.
Le plan médian circonférentiel, ou plan équatorial, est un plan perpendiculaire à l’axe de rotation du pneu et qui divise le pneumatique en deux moitiés.
On entend par « module d’élasticité » d’un mélange caoutchouteux, un module sécant d’extension à 10 % de déformation et à température ambiante.
En ce qui concerne les compositions de caoutchouc, les mesures de module sont effectuées en traction selon la norme AFNOR-NFT-46002 de septembre 1988 : on mesure en seconde élongation (i.e., après un cycle d’accommodation) le module sécant nominal (ou contrainte apparente, en MPa) à 10% d'allongement (conditions normales de température et d'hygrométrie selon la norme AFNOR-NFT-40101 de décembre 1979).
Certains pneumatiques actuels, dits "routiers", sont destinés à rouler à grande vitesse et sur des trajets de plus en plus longs, du fait de l'amélioration du réseau routier et de la croissance du réseau autoroutier dans le monde. L'ensemble des conditions, sous lesquelles un tel pneumatique est appelé à rouler, permet sans aucun doute un accroissement du nombre de kilomètres parcourus, l'usure du pneumatique étant moindre ; par contre l'endurance de ce dernier et en particulier des zones des bourrelets peut être pénalisée, notamment lorsque le pneumatique est utilisé dans des conditions extrêmes en termes de charge et/ou de pression.
De tels pneumatiques comportent ainsi usuellement au niveau des bourrelets une ou plusieurs couches d’éléments de renforcement appelés raidisseurs ou languettes. Ces couches sont le plus souvent constituées d’éléments de renforcement orientés par rapport à la direction circonférentielle d’un angle inférieur à 45°, et le plus souvent inférieur à 25°. Ces couches d’éléments de renforcements ont notamment pour fonction de limiter les déplacements longitudinaux des matériaux constitutifs du bourrelet par rapport à la jante de la roue pour limiter une usure prématurée dudit bourrelet. Elles permettent également de limiter la déformation permanente du bourrelet sur le crochet de jante, due au phénomène de fluage dynamique des matériaux élastomériques ; cette déformation du bourrelet peut empêcher le rechapage des pneumatiques lorsqu’elle est excessive. Elles contribuent encore à la protection des zones des bourrelets du pneumatique contre les agressions subies lors du montage et du démontage des pneumatiques sur les jantes.
Il s’avère toutefois que les différents mélanges caoutchouteux présents dans les zones des bourrelets peuvent être fortement sollicités dans certaines conditions d’utilisation extrêmes en termes de charge et/ou de pression.
Un but de l’invention est de fournir des pneumatiques dont les performances en termes d’endurance des zones de bourrelets améliorées quelles que soient les conditions d’utilisation en termes de charge et/ou de pression et qui par ailleurs présentent des propriétés de résistance au roulement améliorées pour contribuer à une moindre consommation de carburant par les véhicules équipés de tels pneumatiques.
Ce but est atteint selon l’invention par un pneumatique à armature de carcasse radiale comprenant une armature de sommet, ladite armature de carcasse étant formée d’au moins une couche d’éléments de renforcement, l’armature de sommet étant coiffée radialement d’une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l’intermédiaire de deux flancs, au moins une couche d’éléments de renforcement de l’armature de carcasse étant ancrée dans chacun des bourrelets par retournement autour d’une tringle, au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée étant présente au moins partiellement dans la surface d’une zone S dans un plan méridien, ladite zone S étant définie dans un plan méridien par un cercle centré sur l’extrémité du retournement de ladite au moins une couche d’armature de carcasse, le rayon dudit cercle étant égal au quart (1/4) de la distance entre la surface intérieure et la surface extérieure d’un bourrelet du pneumatique mesurée selon une direction normale à la surface intérieure du pneumatique passant par l’extrémité dudit retournement de ladite au moins une couche d’armature de carcasse, la valeur maximale de tan(δ), noté tan(δ)max, de ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée étant inférieure à 0.055, le module d’élasticité sous tension à 10 % d'allongement de ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée étant inférieure à 6 MPa et l’allongement à rupture de ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée étant supérieur à 300 %.
Le facteur de perte tan(δ) est une propriété dynamique de la couche de mélange caoutchouteux. Il est mesuré sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d’un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 2 mm d’épaisseur et de 78 mm² de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, à une température de 100°C. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0,1 à 50% (cycle aller), puis de 50% à 1% (cycle retour). Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tan(δ) observée, noté tan(δ)max.
La résistance au roulement est la résistance qui apparaît lorsque le pneumatique roule. Elle est représentée par les pertes hystérétiques liées à la déformation du pneumatique durant une révolution. Les valeurs de fréquence liées à la révolution du pneumatique correspondent à des valeurs de tan(δ) mesurée entre 30 et 100°C. La valeur de tan(δ) à 100 °C correspond ainsi à un indicateur de la résistance au roulement du pneumatique en roulage.
L’allongement à la rupture (en %) est mesuré conformément à la norme AFNOR- NF-T-46-002 de septembre 1988. Les mesures de traction pour déterminer les propriétés de rupture sont effectuées à la température de 100°C ± 2°C, et dans les conditions normales d'hygrométrie (50 ± 5% d'humidité relative), selon la norme française NF T 40-101 (décembre 1979). Une mesure est réalisée sur des échantillons directement prélevés sur pneumatique neuf et une autre mesure est réalisée sur des échantillons prélevés sur pneumatique neuf et qui subissent au préalable un vieillissement de 10 jours à 110°C sous azote. Ce vieillissement simule un usage extrême du pneumatique pendant toute sa durée de vie.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée conforme à l’invention, présente au moins partiellement dans la surface de ladite zone S dans un plan méridien, est une couche de mélange élastomérique s’étendant radialement depuis la tringle jusqu’au moins l’extrémité du retournement d’armature de carcasse.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée conforme à l’invention, présente au moins partiellement dans la surface de ladite zone S dans un plan méridien, est une couche de mélange élastomérique axialement extérieure et au contact du retournement de la couche d’armature de carcasse et/ou d’un raidisseur lorsqu’il est présent.
Selon un troisième mode de réalisation de l’invention, ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée conforme à l’invention, présente au moins partiellement dans la surface de ladite S dans un plan méridien, est une couche de mélange élastomérique, que l’on qualifie de bordage, qui couvre l’extrémité du retournement de la couche d’armature de carcasse ou l’extrémité radialement extérieure d’un raidisseur lorsqu’il est présent.
Selon un quatrième mode de réalisation de l’invention, ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée conforme à l’invention, présente au moins partiellement dans la surface de ladite zone S dans un plan méridien, est une couche de mélange élastomérique axialement intercalée entre l’extrémité du retournement d’armature de carcasse et le raidisseur.
Selon d’autres modes de réalisation de l’invention, une combinaison d’au moins deux desdites couches de mélange élastomérique non renforcée décrites précédemment, présentes au moins partiellement dans la surface de ladite zone S dans un plan méridien, est conforme à l’invention.
L’utilisation de tels mélanges dont la valeur tan(δ)max est inférieure à 0.055, le module d’élasticité sous tension à 10 % d'allongement est inférieure à 6 MPa et la valeur d’allongement à rupture est supérieur à 300 % pour réaliser au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée présente au moins partiellement dans la surface de ladite S dans un plan méridien permet d’améliorer les propriétés du pneumatique en termes d’endurance lors de roulage dans des conditions extrêmes en termes de charge portée et/ou de gonflage en conservant des propriétés de résistance au roulement satisfaisante.
Les conceptions de pneumatiques plus usuelles prévoient par exemple dans le cas des couches de mélange élastomérique dites de bordage, qui couvrent l’extrémité du retournement de la couche d’armature de carcasse ou l’extrémité radialement extérieure du raidisseur lorsqu’il est présent, des couches de mélange élastomérique avec des modules d’élasticité sous tension à 10 % d'allongement supérieurs à 8.5 MPa, notamment pour assurer une cohésion satisfaisante du mélange.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée présente au moins partiellement dans la surface de ladite zone S dans un plan méridien est un mélange élastomérique à base de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4 et éventuellement d'au moins un autre élastomère diénique, le caoutchouc naturel ou le polyisoprène synthétique en cas de coupage étant présent à un taux majoritaire par rapport au taux de l'autre ou des autres élastomères diéniques utilisés et d'une charge renforçante comprenant majoritairement au moins un noir de carbone, présentant une surface spécifique BET au plus égale à 30 m²/g et un indice d’absorption d’huile d’échantillons comprimés (COAN) au moins égal à 60 ml/100 g, ledit mélange élastomérique ne comprenant pas, ou comprenant au plus 20 pce, et de préférence au plus 10 pce de noir de carbone dont la surface spécifique BET est supérieure à 30 m²/g et l’indice COAN est supérieur à 40 ml/100 g, ledit mélange élastomérique ne comprenant pas, ou comprenant au plus 20 pce, et de préférence au plus 10 pce de charge blanche et la densité de réticulation mesurée selon la méthode de gonflement à l’équilibre étant comprise entre 13.10-5mol/cm3et 21.10-5mol/cm3dans ledit mélange élastomérique constituant les couches de calandrage desdites au moins deux couches de sommet de travail.
La mesure de surface spécifique BET est effectuée selon la méthode de BRUNAUER, EMMET et TELLER décrite dans "The Journal of the American Chemical Society", vol. 60, page 309, février 1938, correspondant à la norme NFT 45007 de novembre 1987.
L’indice de structure du noir COAN (Compressed Oil Absorption Number) est mesuré selon la norme ASTM D3493.
Au sens de l’invention, une charge blanche est une charge de type silice et/ou alumine comportant des fonctions de surface SiOH et/ou AlOH choisie dans le groupe formé par les silices précipitées ou pyrogénées, les alumines ou les aluminosilicates.
Comme autres exemples de charges renforçantes ayant la morphologie et les fonctions de surface SiOH et/ou AlOH des matières de type silice et/ou alumine et pouvant être utilisées selon l'invention en remplacement partiel ou total de celles-ci, on peut citer les noirs de carbone modifiés soit au cours de la synthèse par addition à l'huile d'alimentation du four d'un composé du silicium et/ou d'aluminium soit après la synthèse en ajoutant, à une suspension aqueuse de noir de carbone dans une solution de silicate et/ou d'aluminate de sodium, un acide de façon à recouvrir au moins partiellement la surface du noir de carbone de fonctions SiOH et/ou AlOH. Comme exemples non limitatifs de ce type de charges carbonées avec en surface des fonctions SiOH et/ou AlOH, on peut citer les charges type CSDP décrites dans la Conférence N° 24 du Meeting ACS, Rubber Division, Anaheim, Californie, 6-9 mai 1997 ainsi que celles de la demande de brevet EP-A-0 799 854.
Selon l'invention, les mesures de densités de réticulation sont effectuées à partir de la méthode de gonflement à l'équilibre. Pour mesurer la densité de réticulation on réalise un gonflement des mélanges, préparés sous forme d'échantillons, dans du cyclohexane pendant 72 heures. On mesure le poids des échantillons immédiatement après avoir évacué l'excès de solvant au moyen d'un papier buvard. Le gonflement des échantillons et l'absorption de solvant est inversement proportionnel à la présence et donc à la densité de ponts de réticulation.
Les échantillons sont ensuite séchés sous vide jusqu'à atteindre un poids constant. De la différence entre les deux valeurs de poids mesurées, on en déduit un taux de gonflement. On s’affranchit de la restriction au gonflement liée à la présence de noir en appliquant la théorie de Flory Rhener décrit dans «Journal of applied polymer science, 2016, 133, 43932 ». Il est ainsi possible de déterminer la densité pontale en 10-5mol/cm3.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, le taux de noir de carbone dont la surface spécifique BET est au plus égale à 30 m²/g est compris entre 20 et 80 pce, de préférence entre 40 et 65 pce et de préférence encore entre 45 et 60 pce.
Avantageusement selon l’invention, ledit noir de carbone dont la surface spécifique BET est au plus égale à 30 m²/g présente un indice COAN au moins égal à 65 ml/100 g, et de préférence au moins égal à 70 ml/100 g.
Avantageusement encore selon l’invention, ledit noir de carbone dont la surface spécifique BET est au plus égale à 30 m²/g présente un indice COAN au plus égal à 90 ml/100 g.
Et de préférence selon l’invention, la surface spécifique BET dudit noir de carbone au plus égale à 30 m²/g est au plus égale à 25 m²/g, et de préférence supérieure à 15 m²/g.
Dans le cas d'utilisation de charge claire ou charge blanche, il est nécessaire d'utiliser un agent de couplage et/ou de recouvrement choisi parmi les agents connus de l'homme de l'art. Comme exemples d'agents de couplage préférentiel, on peut citer les alcoxysilanes sulfurés du type polysulfure de bis-(3-trialcoxysilylpropyle), et parmi ceux-ci notamment le tétrasulfure de bis-(3-triéthoxysilylpropyle) commercialisé par la Société DEGUSSA sous les dénominations Si69 pour le produit liquide pur et X50S pour le produit solide (coupage 50/50 en poids avec du noir N330). Comme exemples d'agents de recouvrement on peut citer un alcool gras, un alkylalcoxysilane tel qu'un hexadécyltriméthoxy ou triéthoxysilane respectivement commercialisés par la Société DEGUSSA sous les dénominations Si116 et Si216, la diphénylguanidine, un polyéthylène glycol, une huile silicone éventuellement modifié au moyen des fonctions OH ou alcoxy. L'agent de recouvrement et/ou de couplage est utilisé dans un rapport pondéral par rapport à la charge ≥ à 1/100 et ≤ à 20/100, et préférentiellement compris entre 2/100 et 15/100 lorsque la charge claire représente la totalité de la charge renforçante et compris entre 1/100 et 20/100 lorsque la charge renforçante est constituée par un coupage de noir de carbone et de charge claire.
Parmi les élastomères diéniques pouvant être utilisés en coupage avec le caoutchouc naturel ou un polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4, on peut citer un polybutadiène (BR) de préférence à majorité d'enchaînements cis-1,4, un copolymère styrène-butadiène (SBR) solution ou émulsion, un copolymère butadiène-isoprène (BIR) ou bien encore un terpolymère styrène-butadiène-isoprène (SBIR). Ces élastomères peuvent être des élastomères modifiés en cours de polymérisation ou après polymérisation au moyen d'agents de ramification comme un divinylbenzène ou d'agents d'étoilage tels que des carbonates, des halogénoétains, des halogénosiliciums ou bien encore au moyen d'agents de fonctionnalisation conduisant à un greffage sur la chaîne ou en bout de chaîne de fonctions oxygénées carbonyle, carboxyle ou bien d'une fonction amine comme par exemple par action de la diméthyl ou de la diéthylamino benzophénone. Dans le cas de coupages de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4 avec un ou plusieurs des élastomères diéniques, mentionnés ci-dessus, le caoutchouc naturel ou le polyisoprène synthétique est utilisé de préférence à un taux majoritaire et plus préférentiellement à un taux supérieur à 70 pce.
Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, l’armature sommet est formée d'au moins deux couches de sommet de travail d'éléments de renforcement, croisés d'une couche à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°.
De préférence encore, les éléments de renforcement desdites au moins deux couches de sommet de travail sont inextensibles.
De préférence encore selon l’invention, l’armature sommet comporte une couche d’éléments de renforcement circonférentiels.
Selon un mode de réalisation préférée de l’invention, la couche d’éléments de renforcement circonférentiels est radialement disposée entre deux couches de sommet de travail.
Avantageusement selon ce mode de réalisation de l’invention, les éléments de renforcement d’au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d’allongement compris entre 10 et 120 GPa et un module tangent maximum inférieur à 150 GPa.
Une réalisation préférée de l’invention prévoit encore que l'armature de sommet est complétée radialement à l'extérieur par au moins une couche supplémentaire, dite de protection, d'éléments de renforcement dits élastiques, orientés par rapport à la direction circonférentielle avec un angle compris entre 10° et 45° et de même sens que l'angle formé par les éléments inextensibles de la couche de travail qui lui est radialement adjacente.
Selon l’un quelconque des modes de réalisation de l’invention évoqué précédemment, l'armature de sommet peut encore être complétée, radialement à l'intérieur entre l'armature de carcasse et la couche de travail radialement intérieure la plus proche de ladite armature de carcasse, par une couche de triangulation d'éléments de renforcement inextensibles métalliques en acier faisant, avec la direction circonférentielle, un angle supérieur à 60° et de même sens que celui de l'angle formé par les éléments de renforcement de la couche radialement la plus proche de l'armature de carcasse.
Le pneumatique selon l’invention tel qu’il vient d’être décrit présente donc des performances en termes d’endurance des zones des bourrelets, notamment de roulage dans des conditions extrêmes en termes de charge et/ou de pression, améliorées tout en conservant une résistance au roulement satisfaisante.
D’autres détails et caractéristiques avantageux de l’invention ressortiront ci-après de la description d’un exemple de réalisation de l’invention en référence aux figures 1 et 2 qui représentent :
  • figure 1, une vue méridienne d’un schéma d’un pneumatique selon un mode de réalisation de l’invention,
  • figure 2, une représentation schématique agrandie de la zone du bourrelet du pneumatique de la figure 1.
Les figures ne sont pas représentées à l’échelle pour en simplifier la compréhension.
Sur la figure 1, le pneumatique 1, de dimension 315/70 R 22.5, comprend une armature de carcasse radiale 2 ancrée dans deux bourrelets 3, autour de tringles 4. L’armature de carcasse 2 est formée d'une seule couche de câbles métalliques. L’armature de carcasse 2 est frettée par une armature de sommet 5, elle-même coiffée d’une bande de roulement 6. L’armature de sommet 5 est formée radialement de l'intérieur à l'extérieur :
  • d’une couche de triangulation 51 formée de câbles métalliques inextensibles non frettés 2+7x0.28, continus sur toute la largeur de la nappe, orientés d'un angle égal à 65°,
  • d'une première couche de travail 52 formée de câbles métalliques inextensibles non frettés 0.12+3+8x0.35, continus sur toute la largeur de la nappe, orientés d'un angle égal à 18°,
  • d’une seconde couche de travail 53 formée de câbles métalliques inextensibles non frettés 0.12+3+8x0.35, continus sur toute la largeur de la nappe, orientés d'un angle égal à 18° et croisés avec les câbles métalliques de la première couche de travail,
  • d’une couche de protection 54 formées de câbles métalliques élastiques 3x2x0.35.
Dans chacun des bourrelets 3, la couche d’armature de carcasse 2 est enroulée autour d’une tringle 4 pour former un retournement 7. Le retournement 7 est encore renforcé par une couche d’éléments de renforcement ou raidisseur 8 qui vient coiffer l’extrémité 9 du retournement 7.
La figure 2 illustre plus en détail une représentation schématique en coupe d’un bourrelet 3 du pneumatique dans lequel on retrouve une partie de la couche d’armature de carcasse 2 enroulée autour d’une tringle 4 pour former un retournement 7 dont l’extrémité 9 est coiffée par le raidisseur 8.
L’extrémité 10 du raidisseur 8 est ainsi radialement extérieure à l’extrémité 9 du retournement 7 de l’armature de carcasse. L’extrémité radialement extérieure du raidisseur est coiffée d’une couche de bordage 13.
L’extrémité 9 du retournement 7 de l’armature de carcasse est coiffée d’une couche de bordage 15.
L’extrémité 9 du retournement 7 de l’armature de carcasse est en outre séparée du raidisseur 8 par une couche de mélange élastomérique 11 qui est au contact du retournement 7 d’armature de carcasse.
Le pneumatique comporte encore une couche de mélange élastomérique 12 radialement extérieur à la tringle 4 et séparant le retournement 7 de la couche 2 d’armature de carcasse.
Le pneumatique comporte également une couche élastomérique 14 axialement extérieure et au contact du raidisseur 8.
Sur la figure 2 est également représenté un cercle définissant une zone S, ledit cercle étant centré sur l’extrémité 9 du retournement 7 de la couche d’armature de carcasse 2 et présentant un rayon égal au quart (1/4) de la distance L entre la surface intérieure et la surface extérieure du bourrelet du pneumatique mesurée selon une direction normale à la surface intérieure du pneumatique passant par l’extrémité 9 du retournement 7 de la couche d’armature de carcasse 2.
Les couches de mélange élastomérique non renforcée 11, 12, 13, 14 et 15 sont présentes au moins partiellement dans la surface de la zone S.
Conformément à l’invention, au moins l’une de ces couches de mélange élastomérique non renforcée 11, 12, 13, 14,15 est réalisée à partir du mélange I suivant :

(1) Caoutchouc naturel
(2) Noir de carbone « S204 » de la société Orion Engineered Carbon
(3) N-1,3-diméthylbutyl-N-phénylparaphénylènediamine « Santoflex 6-PPD » de la société Flexsys
(4) Stéarine (« Pristerene 4931 » de la société Uniqema)
(5) Oxyde de zinc, grade industriel, société Umicore
(6) Naphténate de cobalt – N° de produit 60830 de la société Fluka
(7) N,N-dicyclohexylbenzothiazole-2-sulfénamide de la société Flexsys
(8) N-cyclohexylthiophtalimide commercialisé sous dénomination « Vulkalent G » par la société Lanxess
Les valeurs des constituants sont exprimées en pce (parties en poids pour cent parties d’élastomères).
Conformément à l’invention, la densité de réticulation mesurée selon la méthode de gonflement à l’équilibre d’au moins l’une de ces couches 11, 12, 13, 14 et 15 est égale à 19.10-5mol/cm3et donc comprise entre 13.10-5mol/cm3et 21.10-5mol/cm3.
La valeur de tan(δ)max d’au moins l’une de ces couches 11, 12, 13, 14 et 15 est égale à 0.050 et donc inférieure à 0.055.
Le module d’élasticité sous tension à 10 % d'allongement d’au moins l’une de ces couches 11, 12, 13, 14 et 15 est égal à 5.7 MPa et donc inférieur à 6 MPa.
Des essais ont été réalisés avec un pneumatique réalisé selon l’invention conformément à la représentation des figures 1 et 2, les couches de bordage 13 et 15 étant réalisés conformément à l’invention avec le mélange I, et comparé avec un pneumatique de référence T1 également conforme à la représentation de ces figures 1 et 2.
Le pneumatique T1 diffère du pneumatique selon l’invention par la nature du mélange constituant les couches de bordage 13 et 15.
Les couches 11 et 12 du pneumatique de référence T1 sont réalisées à partir du mélange R1 suivant :

(1) Caoutchouc naturel
(2) Noir de carbone « N347 » de la société Cabot.
(3) N-1,3-diméthylbutyl-N-phénylparaphénylènediamine « Santoflex 6-PPD » de la société Flexsys
(4) Stéarine (« Pristerene 4931 » de la société Uniqema)
(5) Oxyde de zinc, grade industriel, société Umicore
(6) Naphténate de cobalt – N° de produit 60830 de la société Fluka
(7) N,N-dicyclohexylbenzothiazole-2-sulfénamide de la société Flexsys
(8) N-cyclohexylthiophtalimide commercialisé sous dénomination « Vulkalent G » par la société Lanxess.
Les valeurs des constituants sont exprimées en pce (parties en poids pour cent parties d’élastomères).
La densité de réticulation mesurée selon la méthode de gonflement à l’équilibre sur les couches 13 et 15 du pneumatique T1 est égale à 22.10-5mol/cm3.
La valeur de tan(δ)max des couches 13 et 15 du pneumatique T1 est égale à 0.13.
Le module d’élasticité sous tension à 10 % d'allongement des couches 13 et 15 du pneumatique T1 est égal à 10.4 MPa.
L’allongement à rupture des mélanges I et R1 est mesurée sur des prélèvements fait sur pneumatique neuf.
Une première mesure est réalisée sur l’échantillon prélevé. Une autre mesure est réalisée sur un échantillon prélevé puis vieillit 10 jours à 110°C sous azote.
Les mesures sont présentées dans le tableau suivant :
Des essais de roulage des pneumatiques correspondant à des conditions sévères d’utilisation des pneumatiques ont été réalisés. Ces essais sont réalisés avec les pneumatiques selon l’invention et les pneumatiques de référence. Après une phase préalable d'étuvage de douze semaines sous une atmosphère inerte, les pneumatiques sont roulés sur un volant dans des conditions de charge 20% supérieures à la charge nominale et de gonflage 20% supérieures à la pression nominale.
Les tests sont arrêtés lors de l’apparition d’une dégradation de la zone du bourrelet du pneumatique. Les pneumatiques sont ensuite décortiqués pour permettre l’analyse des couches de bordage 13 et 15. Alors que les pneumatiques de référence R1 présentent des cassures des couches de bordage 13 et 15 pouvant potentiellement conduire à une défaillance du pneumatique, les pneumatiques I selon l’invention ne présentent que des amorces de fissures de ces couches de bordage 13 et 15.
Par ailleurs, des mesures de résistance au roulement ont été effectuées. Ces mesures ont porté sur un pneumatique selon l’invention tel que décrit précédemment et sur le pneumatique de référence T1 tel que décrit précédemment.
Les résultats des mesures sont présentés dans le tableau suivant ; elles sont exprimées en Kg/t, une valeur de 100 étant attribuée au pneumatique T1.

Claims (10)

  1. Pneumatique à armature de carcasse radiale comprenant une armature de sommet, ladite armature de carcasse étant formée d’au moins une couche d’éléments de renforcement, l’armature de sommet étant coiffée radialement d’une bande de roulement, ladite bande de roulement étant réunie à deux bourrelets par l’intermédiaire de deux flancs, au moins une couche d’éléments de renforcement de l’armature de carcasse étant ancrée dans chacun des bourrelets par retournement autour d’une tringle, au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée étant présente au moins partiellement dans la surface d’une zone S dans un plan méridien, ladite zone S étant définie dans un plan méridien par un cercle centré sur l’extrémité du retournement de ladite au moins une couche d’armature de carcasse, le rayon dudit cercle étant égal au quart (1/4) de la distance entre la surface intérieure et la surface extérieure d’un bourrelet du pneumatique mesurée selon une direction normale à la surface intérieure du pneumatique passant par l’extrémité dudit retournement de ladite au moins une couche d’armature de carcasse, caractérisé en ce que la valeur maximale de tan(δ), noté tan(δ)max, de ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée est inférieure à 0.055 en ce que le module d’élasticité sous tension à 10 % d'allongement de ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée est inférieure à 6 MPa et en ce que l’allongement à rupture de ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée est supérieur à 300 %.
  2. Pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une couche de mélange élastomérique non renforcée est un mélange élastomérique à base de caoutchouc naturel ou de polyisoprène synthétique à majorité d'enchaînements cis-1,4 et éventuellement d'au moins un autre élastomère diénique, le caoutchouc naturel ou le polyisoprène synthétique en cas de coupage étant présent à un taux majoritaire par rapport au taux de l'autre ou des autres élastomères diéniques utilisés et d'une charge renforçante comprenant majoritairement au moins un noir de carbone, présentant une surface spécifique BET au plus égale à 30 m²/g et un indice d’absorption d’huile d’échantillons comprimés (COAN) au moins égal à 60 ml/100 g, en ce que ledit mélange élastomérique ne comprend pas, ou comprend au plus 20 pce de noir de carbone dont la surface spécifique BET est supérieure à 30 m²/g et l’indice COAN est supérieur à 40 ml/100 g, en ce que ledit mélange élastomérique ne comprend pas, ou comprend au plus 20 pce de charge blanche et en ce que la densité de réticulation mesurée selon la méthode de gonflement à l’équilibre est comprise entre 13.10-5mol/cm3et 21.10-5mol/cm3dans ledit mélange élastomérique constituant les couches de calandrage desdites au moins deux couches de sommet de travail.
  3. Pneumatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le taux de noir de carbone dont la surface spécifique BET est au plus égale à 30 m²/g est compris entre 20 et 80 pce, et de préférence entre 40 et 65 pce.
  4. Pneumatique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit noir de carbone dont la surface spécifique BET est au plus égale à 30 m²/g présente un indice COAN au moins égal à 65 ml/100 g, et de préférence au moins égal à 70 ml/100 g.
  5. Pneumatique selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit noir de carbone dont la surface spécifique BET est au plus égale à 30 m²/g présente un indice COAN au plus égal à 90 ml/100 g.
  6. Pneumatique selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la surface spécifique BET dudit noir de carbone au plus égale à 30 m²/g est au plus égale à 25 m²/g, et de préférence supérieure à 15 m²/g.
  7. Pneumatique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’armature sommet est formée d'au moins deux couches de sommet de travail d'éléments de renforcement, croisés d'une couche à l'autre en faisant avec la direction circonférentielle des angles compris entre 10° et 45°.
  8. Pneumatique selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’armature sommet comporte une couche d’éléments de renforcement circonférentiels.
  9. Pneumatique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche d’éléments de renforcement circonférentiels est radialement disposée entre deux couches de sommet de travail.
  10. Pneumatique selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les éléments de renforcement d’au moins une couche d’éléments de renforcement circonférentiels sont des éléments de renforcement métalliques présentant un module sécant à 0,7 % d’allongement compris entre 10 et 120 GPa et un module tangent maximum inférieur à 150 GPa.
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