LU100489A1 - HYBRID WIRED AS CARCASE REINFORCEMENT IN DIAGONAL TIRES - Google Patents
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Abstract
Une carcasse de pneu diagonale renforcée avec des câblés hybrides constitués d'un pli de fils en aramide (1) et d'un pli de fils en nylon (2), et la teneur en nylon au sein du câblé est comprise entre 45 et 65 % ; la teneur en nylon du fil au sein de cette gamme améliore la résistance à la fatigue et réduit la jauge de paroi latérale par rapport à un pneu diagonal de référence présentant une carcasse en nylon ; dans un mode de réalisation de la présente invention, une carcasse de pneu diagonale pour pneus pneumatiques qui présentent des couches de renforcement comprenant des câblés hybrides constitués d'un pli qui est constitué de fils en aramide et d'un pli qui est constitué de fils en nylon avec une teneur en nylon de 45 à 65 % en poids, qui sont des câblés torsadés équilibrés.A diagonal tire carcass reinforced with hybrid cords consisting of a ply of aramid yarn (1) and a ply of nylon yarn (2), and the nylon content within the cord is between 45 and 65 % the nylon content of the yarn within this range improves the fatigue strength and reduces the sidewall gauge with respect to a diagonal reference tire having a nylon carcass; in one embodiment of the present invention, a tire tire diagonal tire carcass having reinforcing layers comprising hybrid cords consisting of a ply which is made of aramid yarns and a ply which is made of yarns. nylon with a nylon content of 45 to 65% by weight, which are balanced twisted cords.
Description
CÂBLÉ HYBRIDE EN TANT QUE RENFORT DE CARCASSE DANS DES PNEUS DIAGONAUXHYBRID WIRED AS A CARCASE REINFORCEMENT IN DIAGONAL TIRES
DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne d’une manière générale des pneus pneumatiques et plus spécifiquement des câblés hybrides en tant que renforts de carcasse dans des pneus diagonaux.The present invention relates generally to pneumatic tires and more specifically to hybrid cables as carcass reinforcements in diagonal tires.
CONTEXTE DE L’INVENTIONBACKGROUND OF THE INVENTION
Des pneus à plis diagonaux présentent une carcasse formée d’un nombre pair de couches ou de plis de tissu câblé. Ils sont également connus sous le nom de « à plis diagonaux » ou « à plis croisés ». Les câblés de renforcement de chaque couche avancent sur le pneu diagonalement d’une portion talon à une autre portion talon. L’angle d’inclinaison du chemin de câblé par rapport à la direction axiale du pneu est supérieur à 15 degrés. Les câblés de carcasse s’étendent dans des directions opposées dans chaque couche successive (ou pli successif) de matière de renforcement, ce qui résulte en un motif entrecroisé. Des nappes de sommet sont des couches supplémentaires de matière de renforcement ou des plis qui peuvent être inclus pour un renforcement complémentaire du pneu, ces couches recouvrant la zone sommet du pneu afin de renforcer davantage la région bande de roulement. Les câblés de ces renforts ne s’étendent pas jusqu’aux portions talon du pneu.Diagonal ply tires have a carcass formed of an even number of layers or plies of wired fabric. They are also known as "diagonal folds" or "cross folds". The reinforcing cords of each layer run diagonally across the tire from one bead portion to another bead portion. The angle of inclination of the cable tray relative to the axial direction of the tire is greater than 15 degrees. The carcass cords extend in opposite directions in each successive layer (or successive ply) of reinforcing material, which results in a crisscross pattern. Top plies are additional layers of reinforcing material or plies that can be included for additional reinforcement of the tire, these layers covering the top area of the tire to further strengthen the tread region. The cords of these reinforcements do not extend to the bead portions of the tire.
L’autre type de structure de pneu est le pneu radial. Dans un pneu radial, les câblés de la carcasse s’étendent de talon à talon de part et d’autre du sommet du pneu substantiellement dans des plans radiaux traversant l’axe de rotation du pneu. Radiaiement vers l’extérieur du pli ou des plis sous la bande de roulement se trouve une courroie à module élevé constituée d’une ou de plusieurs couches de câblés, les angles des câblés de courroie étant relativement faibles, par exemple de 15 à 25 degrés par rapport au plan équatorial (direction circonférentielle) du pneu. La présente invention ne concerne pas les pneus radiaux.The other type of tire structure is the radial tire. In a radial tire, the carcass cords extend from bead to bead on either side of the top of the tire substantially in radial planes crossing the axis of rotation of the tire. Radiation towards the outside of the fold or folds under the tread is a high modulus belt made up of one or more layers of cords, the angles of the belt cords being relatively small, for example from 15 to 25 degrees relative to the equatorial plane (circumferential direction) of the tire. The present invention does not relate to radial tires.
Dans des pneus diagonaux pneumatiques pour véhicules lourds, il a été prévu jusqu’ici une carcasse composée de couches à plis caoutchoutées contenant chacune des câblés en nylon relativement fins, par exemple, de 940 dtex/2 à environ 1 400 dtex/2. Les pneus sont habituellement formés en stratifiant 8 plis de carcasse ou plus les uns sur les autres afin de les croiser les uns avec les autres à un angle de câblé prédéterminé.In pneumatic diagonal tires for heavy vehicles, a carcass composed of layers of rubberized pleats has been provided so far, each containing relatively fine nylon cords, for example, from 940 dtex / 2 to about 1,400 dtex / 2. Tires are usually formed by laminating 8 or more carcass plies on top of each other in order to cross them with each other at a predetermined cable angle.
Dans le but de réduire les nombres de plis de la carcasse, des câblés en nylon plus épais comme le 2 100/2 et le 2 100/3 sont également proposés. Mais de telles applications n’améliorent pas le comportement de méplat et n’éliminent pas le besoin d’un procédé de gonflage post-durcissement du pneu.In order to reduce the number of folds in the carcass, thicker nylon cords such as 2 100/2 and 2 100/3 are also available. But such applications do not improve the flatness behavior and do not eliminate the need for a post-curing tire inflation process.
D’autre part, des structures de câblé hybride contenant un fil à ténacité élevée/module élevé avec du nylon ont été proposées et utilisées largement en tant que renfort de pneu dans la technologie des pneus. Certains exemples peuvent être donnés comme suit.On the other hand, hybrid cable structures containing high tenacity / high modulus wire with nylon have been proposed and used widely as a tire reinforcement in tire technology. Some examples can be given as follows.
Dans les documents US 2007/0235116 et US 2010/0024948, le câblé hybride à trois plis comprenant deux plis de fils en aramide et un pli de fils en nylon (aramide 3 300 dtex/2 + nylon 1 880 dtex, teneur en nylon de 22 %) avec des niveaux de torsade différents a été proposé en tant que renforts de carcasse radiale dans des pneus d’avion.In documents US 2007/0235116 and US 2010/0024948, the three-ply hybrid cable comprising two plies of aramid yarns and one ply of nylon yarns (aramid 3,300 dtex / 2 + nylon 1,880 dtex, nylon content of 22%) with different twist levels has been proposed as radial carcass reinforcements in aircraft tires.
Dans le document US 6,799,618, des câblés hybrides en aramide/nylon à trois et quatre plis présentant une torsade asymétrique (non équilibrée) (AR 1 100 dtex/2 + NY 470 dtex/1, AR 1 100 dtex/2 + NY 940 dtex/1,In the document US Pat. / 1
AR 1 100 dtex/3 + NY 940 dtex/1 etc., avec des teneurs en nylon de 18%, %, et 22 % respectivement) ont été proposés en tant que renfort amortisseur de pli/couverture dans des pneus pneumatiques.AR 1100 dtex / 3 + NY 940 dtex / 1 etc., with nylon contents of 18%,%, and 22% respectively) have been proposed as a fold / cushion damping reinforcement in pneumatic tires.
Dans le document US 5,036,896, des câblés hybrides en aramide/nylon et en aramide/polyester à trois plis avec une torsade asymétrique (non équilibrée) (par exemple AR 3 300 dtex/2 + NY 2 100 dtex/2, teneur en nylon de 39 %), ont été proposés pour une utilisation en tant que renfort de courroie pliée et non pliée dans des pneus d’avion radiaux.In document US Pat. 39%), have been proposed for use as a folded and unfolded belt reinforcement in radial aircraft tires.
Dans le document US 7,222,481, des câblés hybrides présentant une tringle à faible module (inférieur à 900 cN/tex) et une enveloppe à module élevé (supérieur à 1 300 cN/tex) qui est produite avec une technique d’insertion de tringle ont été divulgués et proposés en tant que renfort de sommet dans des pneus pneumatiques.In US 7,222,481, hybrid cables having a low modulus rod (less than 900 cN / tex) and a high modulus casing (greater than 1,300 cN / tex) which is produced with a rod insertion technique have have been disclosed and offered as crown reinforcement in pneumatic tires.
RÉSUMÉ DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
L’invention fournit des câblés hybrides en aramide/nylon présentant une teneur en nylon élevée pour un renfort de carcasse diagonale dans des pneus pneumatiques. Les pneus sont de préférence des pneus de camion et d’avion.The invention provides hybrid aramid / nylon cords with a high nylon content for diagonal carcass reinforcement in pneumatic tires. The tires are preferably truck and aircraft tires.
Dans le but de réduire le poids et le méplat du pneu et d’éliminer le gonflage post-durcissement, mais également d’améliorer l’endurance dans des pneus diagonaux, des câblés hybrides en aramide/nylon 66 avec une teneur (pourcentage en poids) en nylon 66 élevée sont proposés en tant que renfort de pli de carcasse.In order to reduce the weight and flatness of the tire and to eliminate post-curing inflation, but also to improve endurance in diagonal tires, hybrid cables made of aramid / nylon 66 with a content (percentage by weight ) made of high nylon 66 are offered as carcass ply reinforcement.
Tandis qu’un pli en aramide dans un câblé hybride fournit une résistance et un module élevés, le nylon 66 fournit une adhérence robuste et une résistance à la fatigue de souplesse améliorée. Le rapport nylon/aramide est un paramètre important régulant l’adhérence dynamique et la résistance à la fatigue de souplesse pour un niveau de torsade donné du câblé hybride.While an aramid ply in a hybrid cord provides high strength and modulus, nylon 66 provides robust grip and improved flexibility fatigue resistance. The nylon / aramid ratio is an important parameter regulating the dynamic adhesion and the resistance to flexibility fatigue for a given level of twist in hybrid cable.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Selon la présente invention, des câblés hybrides en aramide/nylon à deux plis qui présentent un pli qui est constitué de fils en aramide et l’autre pli qui est constitué de fils en nylon, ces fils présentant une torsade dans une direction préalablement au retordage (pouvant être également appelé câblage), et la pluralité de fils étant retordus conjointement avec une torsade dans la direction opposée afin de former le câblé, la torsade des fils étant au moins égale à la torsade de retordage (câblage), les torsades desdits fils et de retordage (câblage) étant de nature telle à donner un câblé torsadé équilibré avec une teneur en nylon optimale, améliorent l’endurance d’un pneu diagonal et permettent d’éliminer un procédé de gonflage post-durcissement. Dans des structures de câblé hybride à deux plis, des plis (fils au sein d’un câblé) en aramide et en nylon présentent une surface de contact lisse les uns avec les autres au niveau de l’interface. Dans le cas d’un nombre de plis de trois ou plus, des sections transversales de pli semi-circulaires deviennent triangulaires, ce qui donne lieu à une surface de contact accrue et à un degré de frottement plus élevé au niveau de l’interface dans des conditions dynamiques. D’autre part, des filaments d’interface de chaque fil de pli sont beaucoup plus déformés en raison de sections transversales triangulaires. Par conséquent, des structures de câblé hybride à deux plis sont proposées dans notre invention.According to the present invention, two-ply aramid / nylon hybrid cables which have one ply which consists of aramid yarns and the other ply which consists of nylon yarns, these yarns having a twist in a direction prior to twisting. (may also be called wiring), and the plurality of wires being twisted together with a twist in the opposite direction to form the cord, the twist of the wires being at least equal to the twist of twisting (wiring), the twists of said wires and twisting (wiring) being of such a nature as to give a balanced twisted cord with an optimum nylon content, improve the endurance of a diagonal tire and make it possible to eliminate a post-hardening inflation process. In two-ply hybrid cable structures, aramid and nylon plies (wires within a cable) have a smooth contact surface with each other at the interface. In the case of a number of folds of three or more, semicircular fold cross sections become triangular, which gives rise to an increased contact surface and a higher degree of friction at the interface in dynamic conditions. On the other hand, interface filaments of each ply wire are much more deformed due to triangular cross sections. Therefore, two-ply hybrid cable structures are provided in our invention.
Les résultats de laboratoire de fatigue sur disque sont donnés ci-dessous. Selon les résultats de laboratoire, un câblé hybride à deux plis présentant le même angle d’hélice et même la même teneur en nylon donne de meilleurs résultats de résistance à la fatigue (rétention de résistance après fatigue) que le câblé hybride à trois plis.The results of the disk fatigue laboratory are given below. According to laboratory results, a two-ply hybrid cable with the same helix angle and even the same nylon content gives better fatigue resistance results (resistance retention after fatigue) than three-ply hybrid cable.
Tableau 1. Résultats d’analyse de fatigue sur disqueTable 1. Fatigue analysis results on disk
Les résultats sur pneu confirment les résultats de laboratoire. La référence est un pneu de camion diagonal de 10,00 à 20 avec une carcasse en nylon 1 400/2 à 8 plis. Sur la base d’une résistance de carcasse égale, en utilisant des câblés hybrides en AR/NY, le nombre de plis de carcasse a été réduit de 8 à 4. En utilisant de l’AR 3 340 + NY 2 800 en tant que renfort de carcasse, l’endurance en surcharge a été améliorée d’approximativement 40 % en comparaison avec 10 l’AR 1 670/2 + NY 1 400/1 (carcasse à 4 plis) et le nylon 6, 1 400/2 (carcasse à plis).The results on tire confirm the laboratory results. The reference is a diagonal truck tire from 10.00 to 20 with a 1,400/2 nylon carcass with 8 plies. Based on equal carcass strength, using AR / NY hybrid cables, the number of carcass plies was reduced from 8 to 4. Using AR 3,340 + NY 2,800 as carcass reinforcement, overload endurance has been improved by approximately 40% compared to 10 AR 1 670/2 + NY 1 400/1 (4-ply carcass) and nylon 6, 1 400/2 ( pleated carcass).
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Les caractéristiques et autres avantages de l’invention seront mieux compris avec référence à la description d’un exemple non limitatif, auquel les dessins sont associés ;The characteristics and other advantages of the invention will be better understood with reference to the description of a nonlimiting example, to which the drawings are associated;
Figure 1a. Section transversale radiale d’un câblé hybride à deux plis dans lequel,Figure 1a. Radial cross section of a two-ply hybrid cable in which,
1. Pli en aramide (semi-circulaire)1. Aramid fold (semi-circular)
2. Pli en nylon (semi-circulaire)2. Nylon fold (semi-circular)
3. Surface de contact de plis en aramide et en nylon (interface)3. Aramid and nylon ply contact surface (interface)
Figure 1b. Section transversale radiale d’un câblé hybride à trois plis dans lequel,Figure 1b. Radial cross section of a three-ply hybrid cable in which,
4. Pli en aramide (triangulaire)4. Aramid fold (triangular)
5. Pli en nylon (triangulaire)5. Nylon fold (triangular)
6. Surface de contact de plis en aramide et en nylon (interface)6. Aramid and nylon ply contact surface (interface)
Le nylon possède une double fonction, à savoir qu’il fonctionne en tant que lubrifiant ou coussin conjointement avec un fil en aramide en améliorant la résistance à la fatigue dynamique, et une autre fonction est d’accroître l’adhérence globale d’un câblé hybride (aramide + nylon). Comme cela est bien connu, la surface non active de filaments en aramide donne une médiocre rétention d’adhérence sous flexion. Des filaments en nylon présentant davantage de sites actifs (groupes fonctionnels) sur leur surface donnent une adhérence supérieure même avec des adhésifs RFL classiques.Nylon has a dual function, that is, it functions as a lubricant or cushion in conjunction with an aramid yarn by improving resistance to dynamic fatigue, and another function is to increase the overall adhesion of a cord hybrid (aramid + nylon). As is well known, the inactive surface of aramid filaments gives poor adhesion retention under flexion. Nylon filaments with more active sites (functional groups) on their surface give superior adhesion even with conventional RFL adhesives.
Une teneur en nylon optimale dudit câblé hybride est de préférence comprise entre 45 et 65 %, plus préférablement entre 50 et 60 %. Si la teneur en nylon dudit câblé hybride est inférieure à 45 %, la rétention de résistance à la fatigue de souplesse et d’adhérence après flexion devient plus médiocre, et si la teneur en nylon dudit câblé hybride est supérieure à 65 %, le module efficace et la ténacité deviennent plus faibles. Avec des teneurs en nylon plus élevées, les diamètres de câblé deviennent plus grands, ce qui mène à une jauge de caoutchouc plus élevée et à une distance de câblé à câblé (zone rivet) plus faible entre des câblés parallèles au sein de la couche de carcasse. Une zone rivet plus faible entre les câblés peut facilement initier la fissure entre les câblés dans des conditions de flexion.An optimum nylon content of said hybrid cable is preferably between 45 and 65%, more preferably between 50 and 60%. If the nylon content of said hybrid cable is less than 45%, the retention of fatigue strength of flexibility and adhesion after bending becomes poorer, and if the nylon content of said hybrid cable is more than 65%, the module effective and toughness become weaker. With higher nylon contents, the cable diameters become larger, which leads to a higher rubber gauge and a lower cable to cable distance (rivet area) between parallel cables within the layer of carcass. A weaker rivet area between the cables can easily initiate the crack between the cables under bending conditions.
Une surface de nylon élevée sur des câblés hybrides améliore la résistance à la séparation câblé-caoutchouc dans des conditions dynamiques, à savoir contre des contraintes inter-stratifiés entre des plis de carcasse en raison de déplacements de triangulation.A high nylon surface on hybrid cables improves resistance to cable-rubber separation under dynamic conditions, i.e. against inter-laminate stresses between carcass plies due to triangulation displacements.
Dans la présente invention, la valeur de masse volumique linéaire totale dudit câblé hybride est de préférence comprise entre 4 000 et 12 000 dtex, plus préférablement entre 6 000 et 9 000 dtex. La valeur de masse volumique linéaire de câblé hybride totale peut être obtenue en additionnant les valeurs de masse volumique linéaire nominales des fils en aramide et en nylon utilisés dans le câblé hybride (par exemple, la valeur de masse volumique linéaire totale pour l’AR 3 340 + NY 2 800 est de 6 140 dtex).In the present invention, the total linear density value of said hybrid cable is preferably between 4,000 and 12,000 dtex, more preferably between 6,000 and 9,000 dtex. The linear density value of total hybrid cable can be obtained by adding the nominal linear density values of the aramid and nylon yarns used in hybrid cable (for example, the total linear density value for AR 3 340 + NY 2 800 is 6 140 dtex).
Dans l’invention dans sa forme préférée, le niveau de torsade du câblé hybride varie entre 150 et 400 tours par mètre (tpm).In the invention in its preferred form, the level of twist of the hybrid cable varies between 150 and 400 turns per meter (rpm).
Le mode de réalisation préféré entre tous de la présente invention concerne une carcasse de pneu diagonale pour pneus pneumatiques qui présentent des couches de renforcement comprenant des câblés hybrides constitués d’un pli qui est constitué de fils en aramide et d’un pli qui est constitué de fils en nylon avec une teneur en nylon de 50 à 60 % en poids, qui sont des câblés torsadés équilibrés, la valeur de masse volumique linéaire totale dudit câblé hybride étant comprise entre 6 000 et 9 000 dtex.The most preferred embodiment of the present invention relates to a diagonal tire carcass for pneumatic tires which have reinforcing layers comprising hybrid cords consisting of a ply which is made of aramid yarns and a ply which is made nylon yarns with a nylon content of 50 to 60% by weight, which are balanced twisted cords, the total linear density value of said hybrid cord being between 6,000 and 9,000 dtex.
Dans le but d’accroître la résistance à la rupture (rupture simultanée de plis en nylon et en aramide dans le câblé hybride), une suralimentation de pli en aramide pouvant aller jusqu’à 3 % peut être appliquée durant le procédé de torsion (la longueur du fil en aramide dans un câblé hybride non torsadé peut être jusqu’à 3 % plus longue que celle du fil en nylon).In order to increase the breaking strength (simultaneous rupture of nylon and aramid pleats in the hybrid cord), an overload of aramid ply of up to 3% can be applied during the twisting process (the length of aramid wire in hybrid twisted cable can be up to 3% longer than that of nylon wire).
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