LU100709A1 - Novel bielastic carbon fiber cord as cap ply - Google Patents
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Abstract
Description
NOUVEAU CABLE BIELASTIQUE EN FIBRES DE CARBONE A TITRE DENEW BIELASTIC CABLE IN CARBON FIBERS AS
NAPPE DE SOMMETSUMMIT TABLECLOTH
DOMAINE DE L'INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne un nouveau renforcement de câblé de bandage pneumatique réalisé à partir de fibres de carbone à module ultraélevé, qui possède des propriétés biélastiques de résistance à la traction. Un nouveau câblé biélastique de bandage pneumatique de ce type améliore la durabilité à grande vitesse et élimine l'aplanissement lorsqu'on l'utilise comme nappe de sommet dans des bandages pneumatiques à nappe radiale.The present invention relates to a new tire reinforcement for pneumatic tires made from ultra-high modulus carbon fibers, which has bielastic properties of tensile strength. A new bielastic pneumatic tire cord of this type improves durability at high speed and eliminates leveling when used as a crown ply in pneumatic radial ply tires.
DESCRIPTION DE LA TECHNIQUE ANTERIEUREDESCRIPTION OF THE PRIOR ART
Dans des conditions de grande vitesse, le diamètre externe du bandage pneumatique augmente suite aux forces centrifuges générées par le paquet de ceintures de câblés en acier et la bande de roulement. Une telle augmentation de diamètre ou une telle expansion du bandage pneumatique augmente les mouvements pantographiques des câblés du bord de la ceinture donnant lieu aux amorçages de fissures, aux propagations des fissures et en définitive aux séparations des bords de ceintures.In high speed conditions, the outside diameter of the tire increases due to the centrifugal forces generated by the pack of steel cable belts and the tread. Such an increase in diameter or such an expansion of the pneumatic tire increases the pantographic movements of the cables from the edge of the belt, giving rise to crack initiations, propagation of cracks and ultimately separation of the edges of belts.
La couche de nappe de sommet qui vient s'enrouler sur le paquet de ceintures en direction circonférentielle empêche une expansion excessive du bandage pneumatique dans des conditions de grande vitesse en exerçant des forces de compression (force de retenue) sur un paquet de ceintures épais réalisé à partir de couches de câblés en acier de structure diagonale.The top ply layer which wraps around the belt pack in a circumferential direction prevents excessive expansion of the tire under high speed conditions by exerting compressive forces (restraining force) on a thick belt pack made from layers of steel cables with a diagonal structure.
À l'heure actuelle, les matériaux utilisés de manière la plus répandue pour des nappes de sommet sont des couches de nylon 6.6 à nappes multiples ou des câblés hybrides monocouches qui sont enroulés en spirale sur le paquet de ceintures en formant un angle de 0 à 5 degrés par rapport au plan équatorial du bandage pneumatique.Currently the most widely used materials for crown plies are multi-ply nylon 6.6 layers or single-layer hybrid cords which are spirally wound on the belt pack at an angle of 0 to 5 degrees from the equatorial plane of the tire.
Des câblés en nylon possèdent une résistance excellente à la fatigue dans des conditions de flexion et de compression axiale et une caractéristique biélastique de résistance à la traction permettant un traitement aisé au cours de la confection du bandage pneumatique. En outre, la génération d'une force de rétrécissement de manière proportionnelle à l'élévation de la température de service dans des conditions de grande vitesse améliore la résistance à la séparation des bords de ceintures, ainsi que la durabilité à grande vitesse. Toutefois, la basse température de transition vitreuse du nylon pose des problèmes d'aplanissement dans le bandage pneumatique lors du stationnement après un déplacement à grande vitesse. Un autre inconvénient potentiel lié à un assemblage de nappe de sommet en nylon du type à nappes multiples concerne sa teneur élevée en caoutchouc qui entraîne une augmentation de la résistance au roulement du bandage pneumatique par hystérésis (accumulation de chaleur).Nylon cords have excellent resistance to fatigue under conditions of bending and axial compression and a bielastic characteristic of tensile strength allowing easy treatment during the making of the tire. In addition, the generation of a shrinking force proportional to the rise in the operating temperature under high speed conditions improves the resistance to separation of the belt edges, as well as durability at high speed. However, the low glass transition temperature of nylon poses problems of flattening in the tire when parking after traveling at high speed. Another potential drawback associated with a multi-ply type nylon crown ply assembly relates to its high rubber content which results in increased rolling resistance of the tire by hysteresis (heat build-up).
Il est bien connu que des câblés hybrides comprenant des fils à modules élevés et des fils à faibles modules possédant un comportement biélastique de résistance à la traction sont également largement utilisés à titre de nappe de sommet dans des bandages pneumatiques du type à grande vitesse. Le composant de faible module du câblé hybride permet un soulèvement aisé du paquet de ceintures en l'absence d'une formation de câblés serrés grâce à sa capacité d'extension élevée et le composant à module élevé devient efficace dans des conditions de services. En utilisant des câblés hybrides à titre de nappe de sommet, on peut réduire l'épaisseur totale de la couche de nappe de sommet et la teneur en caoutchouc, et le composant à module élevé du câblé hybride améliore la force de retenue et la durabilité à grande vitesse. Mais la présence de nylon entraîne également un certain aplanissement.It is well known that hybrid cables comprising wires with high modules and wires with low modules having a bielastic behavior of tensile strength are also widely used as crown ply in pneumatic tires of the high speed type. The low module component of the hybrid cable allows easy lifting of the belt pack in the absence of tight cable formation due to its high extension capacity and the high module component becomes effective under service conditions. By using hybrid cables as the top ply, the total thickness of the top ply layer and the rubber content can be reduced, and the high modulus component of the hybrid cable improves the holding force and durability. great speed. But the presence of nylon also leads to a certain leveling out.
Par ailleurs, les câblés réalisés à partir de fils à module ultraélevé possédant une torsion élevée, sont également utilisés à titre de renforcement du bandage pneumatique afin d'éliminer l'aplanissement et d'améliorer les performances à grande vitesse, mais un taux élevé de torsion du câblé donne lieu à des pertes drastiques du module et de la résistance à la rupture.In addition, cables made from wires with an ultra-high module having a high torsion are also used as reinforcement of the pneumatic tire in order to eliminate leveling and improve performance at high speed, but a high rate of twisting of the cable gives rise to drastic losses of the module and of the breaking strength.
Dans le brevet des États-Unis d'Amérique US-A 4 893 665, on décrit un câblé hybride comprenant au moins deux fils, chacun de ceux-ci étant constitué uniquement par des filaments d’aramide, et un fil central unique qui est constitué uniquement par des filaments choisis parmi le groupe constitué par des polyamides dont la structure est au moins partiellement orientée et des polyesters dont la structure est au moins partiellement orientée.In United States patent US-A 4,893,665, a hybrid cord is described comprising at least two wires, each of which consists only of aramid filaments, and a single central wire which is constituted only by filaments chosen from the group consisting of polyamides whose structure is at least partially oriented and polyesters whose structure is at least partially oriented.
Dans le brevet des États-Unis d'Amérique US-A 5 558 144, on décrit un câblé hybride possédant de l'aramide à module élevé et du nylon à faible module, enroulé en spirale et en continu sur un paquet de ceintures dans la direction circonférentielle du bandage pneumatique en formant un angle de 0 à 3 degrés par rapport au plan équatorial.US Patent 5,558,144 describes a hybrid cable having high modulus aramid and low modulus nylon wound spirally and continuously on a bundle of belts in the circumferential direction of the tire by forming an angle of 0 to 3 degrees relative to the equatorial plane.
Dans le brevet des États-Unis d'Amérique US-A 6 799 618, on décrit une structure de nappe de sommet en textile qui est superposée en direction radiale vers l'extérieur à l'assemblage de ceintures, qui est renforcée avec des câblés réalisés à partir de matières qui englobent le nylon et l'aramide. Lors de l'allongement initial des câblés, les fils supportant la charge principale sont des fils en nylon et après un allongement appréciable, les fils supportant la charge principale sont les fils d’aramide.In US Patent US-A 6,799,618, a textile top ply structure is described which is superimposed radially outward on the belt assembly, which is reinforced with cords. made from materials that include nylon and aramid. During the initial elongation of the cables, the wires carrying the main load are nylon wires and after appreciable elongation, the wires carrying the main load are the aramid wires.
Dans le brevet des États-Unis d'Amérique n° 2013/0025758, on décrit un bandage pneumatique à nappe radiale haute performance pour des véhicules de tourisme, qui utilise un câblé hybride composé d'un fil d’aramide à deux nappes et d'un fil de nylon à nappe unique possédant des coefficients de torsion différents pour la première torsion et des coefficients de torsion différents pour la seconde torsion, à titre de nappe de sommet, et qui possède ainsi une meilleure durabilité à grande vitesse et une meilleure stabilité directionnelle.In U.S. Patent No. 2013/0025758, a high performance radial ply tire for passenger vehicles is described, which uses hybrid cable composed of a two ply aramid yarn and d '' a single ply nylon yarn with different coefficients of twist for the first twist and different coefficients of twist for the second twist, as the top ply, and thus has better durability at high speed and better stability directional.
SOMMAIRE DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
L'invention procure un renforcement de câblé du type à deux nappes ou plus, réalisé à partir d'un fil en fibres de carbone possédant des propriétés biélastiques de résistance à la traction. Plus précisément, un faible module initial et un module élevé après l'allongement initial. Dans le but d'empêcher des pertes excessives concernant le module et la résistance à la rupture, on a évité un taux élevé de torsion du câblé.The invention provides a cable reinforcement of the type with two or more plies, produced from a carbon fiber yarn having bielastic properties of tensile strength. More precisely, a low initial modulus and a high modulus after the initial elongation. In order to prevent excessive losses on the module and the breaking strength, a high twist rate of the cord was avoided.
Le principe de production de la transformation du comportement linéaire de résistance à la traction du câblé en fibres de carbone en caractéristiques biélastiques se base sur l'ouverture des nappes de câblés et sur l'insertion d'un adhésif RFL dans ladite ouverture. Le câblé en fibres de carbone qui contient du RFL entre ses nappes ouvertes manifeste un comportement biélastique de résistance à la traction sous tension.The principle of production of the transformation of the linear behavior of tensile strength of the cord in carbon fibers into bielastic characteristics is based on the opening of the layers of cables and on the insertion of an RFL adhesive in said opening. The carbon fiber cable which contains RFL between its open plies exhibits a bielastic behavior of tensile strength under tension.
DéfinitionsDefinitions
Câblé : le produit que l'on obtient en tordant les uns aux autres des fils du type à deux nappes ou plus.Wired: the product that is obtained by twisting two or more layers of type of wire together.
Nappe de câblés : fils du type à nappe unique au sein du câblé.Cable layer: single ply type wires within the cable.
Dtex : le poids en grammes d'un fil possédant une longueur de 10 000 m.Dtex: the weight in grams of a wire with a length of 10,000 m.
Aplanissement : les câblés dans un bandage pneumatique possédant une faible valeur Tg et une force élevée de rétrécissement thermique sont soumis à un rétrécissement à l'empreinte. Lorsqu'il est refroidi dans cette position, le câblé maintient l'aplanissement jusqu'à ce qu'il retrouve sa valeur Tg lors de son utilisation.Flattening: cables in a pneumatic tire with a low Tg value and a high thermal shrinkage force are subjected to fingerprint shrinkage. When cooled to this position, the cable maintains flattening until it regains its Tg value during use.
Câblé écru : câblé tordu avant immersion et durcissement à la chaleur.Wired unbleached: wired twisted before immersion and heat curing.
Durcissement à la chaleur : le processus consistant à conférer une résistance à la déformation et une résistance à la chaleur aux fils, aux câblés ou aux tissus en recourant soit à de l'humidité, soit à de la chaleur.Heat curing: the process of imparting resistance to deformation and heat resistance to wires, cables or fabrics using either moisture or heat.
Câblé après durcissement à la chaleur : câblé exposé à une température élevée (par exemple de 120 °C à 260 °C sous tension).Wired after heat curing: Wired exposed to high temperature (for example from 120 ° C to 260 ° C under voltage).
Densité linéaire : poids par unité de longueur exprimé en g/dtex ou en g/d (denier).Linear density: weight per unit of length expressed in g / dtex or in g / d (denier).
Écartement(s) : distance réciproque de nappe à nappe au sein d'un câblé torsadé du type à nappes multiples.Spacing (s): reciprocal distance from ply to ply within a twisted cable of the multiple ply type.
TASE à un allongement de 2 % : déformation à un allongement de 2 % exprimée en cN/dtex.TASE at 2% elongation: deformation at 2% elongation expressed in cN / dtex.
Tg : température de transition vitreuse d'un polymère.Tg: glass transition temperature of a polymer.
Dtex nominale totale d'un câblé : somme des densités linéaires nominales d'un fil (3340 dtex for un câblé 1670x2).Total nominal dtex of a cable: sum of the nominal linear densities of a wire (3340 dtex for a cable 1670x2).
Torsion : nombre de spires autour de son axe par mètre d'un fil ou d'un câblé (t/m ou tpm).Twist: number of turns around its axis per meter of a wire or cable (t / m or rpm).
Fil à module ultraélevé : module d'élasticité en traction supérieur à 100 GPa.Ultra-high modulus wire: tensile elastic modulus greater than 100 GPa.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Les figures 1 et 2 sont des vues en coupe transversale de câblés conventionnels (technique antérieure) en fibres de carbone du type à deux nappes et à trois nappes, respectivement.Figures 1 and 2 are cross-sectional views of conventional cables (prior art) of carbon fibers of the two-ply and three-ply type, respectively.
La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un câblé hybride conventionnel (technique antérieure) du type à deux nappes, dans laquelleFigure 3 is a cross-sectional view of a conventional hybrid cable (prior art) of the two-ply type, in which
A représente une nappe (un fil) en fibres d'aramide ou de carbone, B représente une nappe (un fil) en nylon.A represents a ply (wire) of aramid or carbon fibers, B represents a ply (wire) of nylon.
La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un câblé hybride conventionnel (technique antérieure) du type à trois nappes, dans laquelleFigure 4 is a cross-sectional view of a conventional hybrid cable (prior art) of the three-ply type, in which
A représente une nappe (un fil) en fibres d'aramide, B représente une nappe (un fil) en nylon.A represents a tablecloth (a thread) of aramid fibers, B represents a tablecloth (a thread) of nylon.
Les figures 5 et 6 sont des vues en coupe transversale de câblés conventionnels (technique antérieure) en nylon du type à deux nappes et à trois nappes, respectivement.Figures 5 and 6 are cross-sectional views of conventional (prior art) nylon cords of the two-ply and three-ply type, respectively.
La figure 7 représente l'ouverture des sections transversales du câblé et la pénétration ultérieure par immersion entre les nappes de câblés pour des câblés en fibres de carbone du type à deux nappes et à trois nappes, dans laquelleFIG. 7 shows the opening of the cross sections of the cable and the subsequent penetration by immersion between the layers of cables for carbon fiber cables of the two-ply and three-ply type, in which
A représente une vue en coupe transversale de câblés en fibres de carbone du type à deux nappes et à trois nappes, sous la forme de nappes fermées,A represents a cross-sectional view of carbon fiber cords of the two-ply and three-ply type, in the form of closed plies,
B représente une vue en coupe transversale de câblés en fibres de carbone du type à deux nappes et à trois nappes, sous la forme de nappes ouvertes,B represents a cross-sectional view of carbon fiber cords of the two-ply and three-ply type, in the form of open plies,
C représente une vue en coupe transversale de câblés en fibres de carbone du type à deux nappes et à trois nappes, sous une forme imprégnée par immersion conformément à l'invention,C represents a cross-sectional view of carbon fiber cables of the two-ply and three-ply type, in a form impregnated by immersion in accordance with the invention,
D représente la solution d'immersion dans un adhésif (RFL) remplissant les ouvertures entre les nappes et recouvrant la surface des câblés.D represents the immersion solution in an adhesive (RFL) filling the openings between the sheets and covering the surface of the cables.
La figure 8a est une vue latérale et en coupe transversale d'un câblé conventionnel en fibres de carbone du type à deux nappes.Figure 8a is a side and cross-sectional view of a conventional carbon fiber cable of the two-ply type.
La figure 8b est une vue latérale et en coupe transversale d'un câblé en fibres de carbone du type à deux nappes sous la forme ouverte conformément à l'invention (avant l'étape d'immersion).FIG. 8b is a side and cross-sectional view of a carbon fiber cable of the two-ply type in the open form according to the invention (before the immersion step).
La figure 9a est une vue latérale et en coupe transversale d'un câblé conventionnel en fibres de carbone du type à trois nappes.Figure 9a is a side and cross-sectional view of a conventional carbon fiber cable of the three-ply type.
La figure 9b est une vue latérale et en coupe transversale d'un câblé en fibres de carbone du type à trois nappes sous la forme ouverte conformément à l'invention (avant l'étape d'immersion).FIG. 9b is a side view in cross section of a carbon fiber cable of the three-ply type in the open form according to the invention (before the immersion step).
Les figures 10a, 10b, 10c et 10d représentent des vues en coupe transversale de formes fermées et ouvertes de nappes de câblés. D représente le diamètre du câblé et s représente l'écartement (l'ouverture) entre les nappes de câblés.Figures 10a, 10b, 10c and 10d show cross-sectional views of closed and open forms of cable plies. D represents the diameter of the cable and s represents the spacing (the opening) between the cable layers.
La figure 11 représente les courbes de contrainte-allongement de câblés en fibres de carbone, dans laquelle représente un câblé 2000 dtex/2 en fibres de carbone après immersion possédant une torsion Z/S, 200/200 tpm (technique antérieure) possédant une caractéristique linéaire de résistance à la traction, représente un câblé 2000 dtex/2 en fibres de carbone possédant une torsion Z/S, 200/160 tpm (soumis à une torsion en retour de 40 tpm dans la direction Z) et après immersion, possédant une caractéristique biélastique de résistance à la traction conformément à l'invention, représente un câblé 2000 dtex/2 en fibres de carbone possédant une torsion Z/S, 200/200 tpm, comprimé en direction axiale et les nappes de câblés étant ouvertes au cours du processus d'immersion, possédant une caractéristique biélastique de résistance à la traction conformément à l'invention.FIG. 11 represents the stress-elongation curves of carbon fiber cables, in which represents a 2000 dtex / 2 carbon fiber cable after immersion having a Z / S twist, 200/200 rpm (prior art) having a characteristic linear tensile strength, represents a 2000 dtex / 2 carbon fiber cable having a Z / S twist, 200/160 rpm (subjected to a backward twist of 40 rpm in the Z direction) and after immersion, having a bielastic tensile strength characteristic according to the invention, represents a 2000 dtex / 2 carbon fiber cable having a Z / S twist, 200/200 rpm, compressed in the axial direction and the cable layers being open during the immersion process, having a bielastic tensile strength characteristic according to the invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
La fibre de carbone avec son module ultraélevé et sa résistance élevée représente une matière qui résiste très bien à la déformation. Grâce à sa microstructure hautement cristalline, elle ne manifeste aucun rétrécissement thermique significatif lorsqu'elle est exposée à une température élevée. Sous sa forme tordue à titre de câblé du type à deux nappes ou à trois nappes, elle peut être utilisée comme renforcement dans des bandages pneumatiques et dans des articles mécaniques en caoutchouc tels que des courroies en V (comme on peut le voir dans les figures 1 et 2). Dans des applications visant des courroies en V, afin d'empêcher des frictions des fibres entre elles et pour améliorer la résistance à la fatigue en flexion, les fibres sont totalement imprégnées (pénétration complète) avec des élastomères adhésifs.Carbon fiber with its ultra-high modulus and high resistance represents a material that resists deformation very well. Thanks to its highly crystalline microstructure, it does not show any significant thermal shrinkage when exposed to a high temperature. In its twisted form as a cable of the two-ply or three-ply type, it can be used as reinforcement in pneumatic tires and in mechanical rubber articles such as V-belts (as can be seen in the figures 1 and 2). In applications targeting V-belts, in order to prevent friction between the fibers and to improve the resistance to bending fatigue, the fibers are completely impregnated (full penetration) with adhesive elastomers.
La torsion du fil améliore la résistance à la fatigue de la fibre de carbone en flexion et sous compression, mais réduit en même temps le module ainsi que la résistance.The twisting of the wire improves the fatigue strength of the carbon fiber in bending and under compression, but at the same time reduces the modulus as well as the resistance.
Dans des applications de nappes de sommet du type à degré zéro dans des bandages pneumatiques à nappe radiale, on a besoin du module élevé pour la force de retenue afin d'empêcher des séparations des bords de ceintures dans des conditions de grande vitesse, mais on a également besoin d'une aptitude initiale à l'extension avec de faibles forces (faible module initial) pour l'aptitude au traitement au cours du soulèvement du paquet de ceintures dans les processus de confection et de vulcanisation du bandage pneumatique afin d'éviter des coupures de câblés à travers le composé en gomme de la ceinture.In applications of crown plies of the zero degree type in pneumatic tires with radial ply, the high modulus is required for the retaining force in order to prevent separation of the edges of the belts under conditions of high speed, but also needs initial stretch ability with low forces (low initial modulus) for processability during lifting of the belt pack in the tire making and vulcanization processes in order to avoid cable cuts through the rubber compound of the belt.
Des câblés hybrides d'aramide/nylon permettent de faire face à cette difficulté, mais la présence de nylon crée des problèmes d'aplanissement et de structures de câblés asymétriques (comme on peut le voir dans les figures 3 et 4).Aramid / nylon hybrid cables cope with this difficulty, but the presence of nylon creates problems of flattening and asymmetrical cable structures (as can be seen in Figures 3 and 4).
Des câblés en nylon 6 et 6.6 du type à deux nappes ou à trois nappes (comme on peut le voir dans les figures 5 et 6) représentent des renforcements bien connus à titre de nappe de sommet dans des bandages pneumatiques du type à nappe radiale pour des véhicules de tourisme et des camionnettes, mais l'aplanissement et un faible niveau de module sont leurs inconvénients majeurs.Nylon 6 and 6.6 cords of the two-ply or three-ply type (as can be seen in Figures 5 and 6) represent well-known reinforcements as the crown ply in pneumatic tires of the radial ply type for passenger vehicles and vans, but flattening and a low level of modulus are their major drawbacks.
Conformément à la présente invention, on peut obtenir des câblés en fibres de carbone du type à deux nappes ou plus en l'absence de nappe contenant un quelconque composant à faible module, tel que du nylon, et possédant un module d'élasticité en traction supérieur à celui de l'aramide, avec des propriétés biélastiques de résistance à la traction (comme on peut le voir en figure 7). De nouveaux câblés biélastiques en fibres de carbone de ce type peuvent être utilisés à titre de nappe de sommet à zéro degré dans des bandages pneumatiques à nappe radiale afin d'améliorer la durabilité à grande vitesse et qui ne manifestent aucun aplanissement.According to the present invention, carbon fiber cords of the type with two or more plies can be obtained in the absence of a ply containing any component with a low modulus, such as nylon, and having a modulus of elasticity in tension higher than that of aramid, with bielastic properties of tensile strength (as can be seen in Figure 7). New such bi-elastic carbon fiber cords can be used as a zero degree crown ply in pneumatic radial ply tires to improve durability at high speed and which do not show any leveling off.
Conformément à l'invention, le principe de production de base du câblé biélastique en fibres de carbone consiste à ouvrir les nappes de câblés et à insérer la solution d'immersion dans un adhésif entre les nappes. Le câblé en fibres de carbone contenant un pourcentage élevé de solution d'immersion dans un adhésif tel que le RFL entre ses nappes devient extensible avec de faibles forces, et au cours de cette extension, les nappes de câblés en fibres de carbone exercent des forces de compression sur la matière adhésive (RFL) et la compriment. Au cours de ce processus de compression, le câblé subit un allongement avec de faibles forces. Une fois que les nappes de câblés en fibres de carbone se sont rapprochées les unes des autres, le câblé en fibres de carbone résiste à l'allongement et il redevient un câblé à module ultraélevé (comme on peut le voir en figure 11).According to the invention, the basic production principle of bielastic carbon fiber cable consists of opening the cable layers and inserting the immersion solution in an adhesive between the layers. Carbon fiber cable containing a high percentage of immersion solution in an adhesive such that the RFL between its sheets becomes stretchable with low forces, and during this extension, the sheets of carbon fiber cables exert forces compression on the adhesive material (RFL) and compress it. During this compression process, the cord undergoes elongation with low forces. Once the layers of carbon fiber cables have moved closer to each other, the carbon fiber cable resists elongation and it becomes again a cable with an ultra-high module (as can be seen in FIG. 11).
Pour pouvoir obtenir une caractéristique biélastique de résistance à la traction, les nappes de câblés en fibres de carbone peuvent être ouvertes en recourant à différents procédés :In order to be able to obtain a bielastic tensile strength characteristic, the sheets of carbon fiber cords can be opened using various methods:
a) les câblés écrus en fibres de carbone du type à deux nappes ou plus sont durcis à la chaleur à une température entre 120 °C et 260 °C et après refroidissement, ils sont soumis à une torsion partielle en retour dans la direction opposée à la torsion du câblé. Au cours de ce processus de torsion en retour, les nappes de câblés sont ouvertes (comme on peut le voir dans les figures 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 10c et 10d). Les câblés en fibres de carbone avec leurs nappes ouvertes sont à nouveau soumis à une immersion et à un durcissement à la chaleur et, au cours de ces processus, les vides entre les nappes de câblés sont remplis avec la solution d'immersion et la surface externe des nappes de câblés est également recouverte par la solution d'immersion.a) unbleached carbon fiber cables of the type with two or more plies are heat cured at a temperature between 120 ° C and 260 ° C and after cooling, they are subjected to a partial twist back in the opposite direction to twisting the cable. During this backward twisting process, the cable plies are opened (as can be seen in Figures 8a, 8b, 9a, 9b, 10a, 10b, 10c and 10d). Carbon fiber cords with their plies open are again subjected to immersion and heat curing and, during these processes, the gaps between the plies of cords are filled with the immersion solution and the surface The outer layers of cables are also covered by the immersion solution.
b) les câblés écrus en fibres de carbone du type à deux nappes ou plus sont soumis à une imprégnation et à un durcissement à la chaleur à une température entre 120 °C et 260 °C et après refroidissement, ils sont soumis à une torsion partielle en retour dans la direction opposée à la torsion du câblé. Au cours de ce processus de torsion en retour, les nappes de câblés sont ouvertes. Les câblés en fibres de carbone avec leurs nappes ouvertes sont à nouveau soumis à une immersion et à un durcissement à la chaleur et, au cours de ces processus, les vides entre les nappes de câblés sont remplis avec la solution d'immersion et la surface externe des nappes de câblés est également recouverte avec une quantité supplémentaire de la solution d'immersion.b) unbleached carbon fiber cables of the type with two or more plies are subjected to impregnation and heat curing at a temperature between 120 ° C and 260 ° C and after cooling they are subjected to partial twisting back in the direction opposite to the twisted cable. During this backward twisting process, the cable plies are opened. Carbon fiber cords with their plies open are again subjected to immersion and heat curing and, during these processes, the gaps between the plies of cords are filled with the immersion solution and the surface The outer layers of cables are also covered with an additional quantity of the immersion solution.
c) les câblés en fibres de carbone du type à deux nappes ou plus sont soumis à une compression axiale au cours du processus d'immersion et le câblé avec ses nappes ouvertes sous compression absorbe la solution d'immersion entre les nappes de câblés ouvertes. Après le processus d'immersion, le câblé en fibres de carbone, dans lequel la solution d'immersion a pénétré entre les nappes est séché et durci à la chaleur entre 120° et 260 °C.c) carbon fiber cables of the type with two or more plies are subjected to axial compression during the immersion process and the cable with its open plies under compression absorbs the immersion solution between the open cable plies. After the immersion process, the carbon fiber cable, in which the immersion solution has entered between the sheets, is dried and heat-cured between 120 ° and 260 ° C.
La caractéristique de biélasticité de résistance à la traction du câblé en fibres de carbone peut être modifiée avec le(s) degré(s) d'ouverture des nappes (comme on peut le voir dans les figures 10b et 10c), avec le type de solution d'immersion, avec la teneur en solution d'immersion entre les nappes et avec le degré de durcissement de la solution d'immersion à des températures élevées (dureté de la solution d'immersion).The bielasticity characteristic of tensile strength of the carbon fiber cable can be modified with the degree (s) of opening of the plies (as can be seen in FIGS. 10b and 10c), with the type of immersion solution, with the content of immersion solution between the layers and with the degree of hardening of the immersion solution at high temperatures (hardness of the immersion solution).
Conformément à l'invention, le câblé en fibres de carbone du type à deux nappes ou plus possède une valeur TASE inférieure à 2,0 cN/dtex à un allongement de 2 %, déterminée conformément à la norme ASTM D885-16 et l'écartement (les écartements) entre les nappes de câblés, qui est (sont) rempli(s) avec la solution d'immersion dans un adhésif est (sont) supérieur(s) à 0,15xD et inférieur(s) à 0,8xD.According to the invention, the carbon fiber cable of the type with two or more plies has a TASE value of less than 2.0 cN / dtex at an elongation of 2%, determined in accordance with standard ASTM D885-16 and the spacing (the spacings) between the cable layers, which is (are) filled (s) with the immersion solution in an adhesive is (are) greater than 0.15xD and less than 0.8xD .
Une valeur TASE à 2% supérieure à 2,0 cN/dtex donne des câblés serrés lorsqu'on les applique à titre de nappe de sommet au cours du processus de soulèvement du bandage pneumatique.A 2% TASE value greater than 2.0 cN / dtex results in tight cords when applied as a crown ply during the tire lifting process.
De préférence, s est supérieur à 0,2xD et inférieur à 0,5xD.Preferably, s is greater than 0.2xD and less than 0.5xD.
Conformément à l'invention, l'absorption de la solution d'immersion dans un adhésif (DPU) du câblé après immersion est supérieure à 20 % et inférieure à 50 %, de préférence supérieure à 25 % et inférieure à 35 %, en poids.According to the invention, the absorption of the immersion solution in an adhesive (DPU) of the cable after immersion is greater than 20% and less than 50%, preferably greater than 25% and less than 35%, by weight .
Une DPU inférieure à 10 % ne permet pas de remplir totalement les ouvertures entre les nappes de câblés et une DPU supérieure à 50 % donne lieu à des diamètres de câblés trop épais.A DPU less than 10% does not completely fill the openings between the cable layers and a DPU greater than 50% gives rise to excessively thick cable diameters.
Conformément à l'invention, le coefficient de torsion du câblé est supérieur à 12.000 et inférieur à 20.000, comme déterminé en se basant sur la formule suivante :According to the invention, the twist coefficient of the cable is greater than 12,000 and less than 20,000, as determined on the basis of the following formula:
Coefficient de torsion = torsion du câblé (tpm) x racine carrée de la valeur dtex nominale totale du câblé (1).Torsion coefficient = twist of the cable (rpm) x square root of the total nominal dtex value of the cable (1).
Des câblés dont le coefficient de torsion est inférieur à 12.000 possèdent une résistance insuffisante à la fatigue en flexion et des câblés dont le coefficient de torsion est supérieur à 20.000 possèdent des réductions de modules significatives.Cables with a torsion coefficient of less than 12,000 have insufficient resistance to bending fatigue and cables with a torsion coefficient of more than 20,000 have significant module reductions.
Conformément à l'invention, la densité linéaire nominale totale du câblé est supérieure à 200 dtex et inférieure à 5.000 dtex.In accordance with the invention, the total nominal linear density of the cable is greater than 200 dtex and less than 5,000 dtex.
Les câblés possédant une valeur inférieure à 200 dtex ne sont pas suffisamment efficaces et les câblés possédant une valeur supérieure à 5.000 dtex sont trop épais.Cables with a value below 200 dtex are not efficient enough and cables with a value above 5,000 dtex are too thick.
Claims (8)
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FG | Patent granted |
Effective date: 20180628 |