LU100710B1 - Nouveau cable bielastique en polyester pour bandage pneumatique a titre de nappe de sommet - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un nouveau renforcement de câblé en polyester pour bandage pneumatique, qui possède des propriétés biélastiques de résistance à la traction. Un tel nouveau câblé biélastique en polyester pour bandage pneumatique améliore la durabilité à grande vitesse et élimine l'aplanissement de manière significative lorsqu'il est utilisé à titre de nappe de sommet dans des bandages pneumatiques du type à nappe radiale.

Description

NOUVEAU CABLE BIELASTIQUE EN POLYESTER POUR BANDAGE PNEUMATIQUE A TITRE DE NAPPE DE SOMMET

DESCRIPTION

DOMAINE DE L’INVENTION

La présente invention concerne un nouveau renforcement de câblé de bandage pneumatique en polyester, qui possède des propriétés biélastiques de résistance à la traction. Un nouveau câblé biélastique de bandage pneumatique en polyester de ce type améliore la durabilité à grande vitesse, élimine l'aplanissement, et permet des soulèvements élevés lors des processus de confection et de vulcanisation du bandage pneumatique, lorsqu'on l'utilise comme bande de sommet de degré zéro enroulée en spirale dans des bandages pneumatiques du type à nappe radiale.

DESCRIPTION DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE

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.

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 do referme) sur un paquet de ceintures épais réalisé à partir de couches de câblés en acier de structure diagonale, A l'heure actuelle: les matériaux utilisée de manière la plue répandue poor dee nappes de commet sont des couches de nylon δ 6 à nappes malt spies ou dee câblée hybrides monocouches qui sent enroulés ers spirale sur le paquet de ceintures en fermant un ongle de 0 à 5 degrés par rapport au plan équatorial du bandage pneumatique En plus des câblés en nylon 6 S et des câblés hybrides en aramide/nylon 6.6. on peut également Citer certaines applications à base de polyester (polyéthylène tèréphtalafe. PET) à titre de nappe de sommet. Toutefois, du fait du module initiai élevé du PET, un risque existe d*une formation serrée dos câblés après le soulèvement, qui aboutit à une mise en contact avec les câblés en acier de la couche de ceinture de sommet, donnant heu a des ruptures de câblés dans des conditions dynamiques.

Des câblés en nylon possèdent une résistance excellente à la fatigue dans des conditions do 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 général ion d’une force de rétrécissement de manière proportionnelle à l'élévation de la température de service dans des conditions de grande vitesse amèllere la résistance a la séparation des bords de ceintures,, ainsi que le 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 â un assemblage de nappe dit 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).

Comme mentionné ci-dessus, les câbles hybrides comprenant des fils à module élevé et à faible module possédant un comportement biélastique de résistance à la traction sont également utilisés â titre de nappe de sommet dans des bandages pneumatiques destinés à des vitesses élevées. Le composant de Faible module du câblé hybride permet un soulèvement assé du paquel de ceintures en l'absence d’une formation de câblés serrés grâce à so 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, Λ titre de nappe de sommet, un câblé hybride contenant de f’aramsde constitue une solution coûteuse.

Par ailleurs, des câblés de nappes de sommet, réalisés à partir de fils à module ultraélevé possédant un coefficient do torsion élevé, sont également utilisés à frire de renforcement du bandage pneumatique afin d'éliminer l'aplanissement, et d'améliorer les performances â grande vitesse, mais un coefficient de torsion élevé du câblé donne lieu â des pertes drastiques du module et de la résistance â la rupture (de la ténacité).

Dans le brevet des Efats-'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, gui est renforcée avec des câblés réalisés à partir de matières qui englobent le nylon el l'aramide. Lors de l’allongement initial des câblés, les fils supportant le charge principale sont des fils en nylon et après un allongement appréciable, les fils supportant la charge principale sont les fils d'aramide

Dans le brevet des États-Unis d'Amérique US-Ά 7 584 774, on décrit une couche de renforcement de ceinture (nappe de sommet) disposée à l'extérieur de la ceinture dans la direction radiale, caractérisée en ce que la couche de renforcement de ceinture est obtenue en enroulant en continu et en spirale un câble en polyéthylène fèrépbtalate (PET) dans une direction circonférentielle du bondage pneumatique, ei. ce câblé possède un module d’élasticité qui n'est pas inférieur à 2,5 mN/dlex.% sous une charge de 29,4 N mesuré à 160 X. Sur hase du module initial élevé du câblé en PET, le soulèvement dort être Inférieur à 2 % dans ce type d'applications, afin d’empècher des formations de câblés excess rvem ont serrés.

Dans le brevet des États-Unis d’Amérique ré 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 ei. d'un fil de nylon à nappe unique possédant des coefficienis de torsion différents pour la première torsion et des coefficients de torsion différents pour la seconde torsion, à fifre de nappe de sommet, et qui possède ainsi une meilleure durabilité a grande vitesse et une meilleure stabilité directionnelle..

SOMAIRE DE LINVENTfON L'invention procure un renforcement de câblé en polyester du type à deux nappes ou plus, possédant des propriétés bièlastiques de résistance à la traction. Plus précisément, un faible module initial et un module élevé après rallongement initiai Dans le but d’empêcher les pertes au niveau du module et de la résistance à la rupture, on a évité un coefficient élevé der torsion du câblé.

Le principe de production de la transformation du comportement plus ou moins linéaire de résistance é la traction du câblé en polyester en caractéristique biélastique (réduction du module luibui et augmentation de la capacité d'extension initiale avec de faibles forces) se base sur l'ouverture des nappes de câblés et. sur l'insertion d’un adhésif RFL. entre elles Le câblé en polyester qui contient, du RR. entre ses nappes ouvertes manifeste un comportement biélastique de résistance à la traction sous tension Définitions Câblé : le produit que l’on obtient en tordant les uns aux autres des fils du type à deux nappes ou plus.

Nappe de câblés : fils du type à nappe unique au sein du câblé.

Dtex : le poids en grammes d'un fil possédant une longueur de 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. Câblé écru : câblé tordu avant immersion et durcissement à la chaleur.

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. Câblé après durcissement à la chaleur : câblé exposé à une température élevée (par exemple de 120 °C à 260 °C sous tension).

Densité linéaire : poids par unité de longueur exprimé en g/dtex ou en g/d (denier). Écartement(s) : distance réciproque de nappe à nappe au sein d'un câblé torsadé du type à nappes multiples. TASE à un allongement de 2 % : déformation à un allongement de 2 % exprimée en cN/dtex. Ténacité ; force de resistance à la rupture (N) divisé par le densité linéaire (dtext.

Tq : température de transition vitreuse d'un polymère

Dtex nominale totale d’un câblé ' somme des densités linéaires nominales d'un fil (3345 dtex for un câblé 1870x2).

Torsion , nombre de spires autour de son axe par mètre d'un fil ou d'un câblé (t/m ou tpm).

Fil à module ultraélevé · module d’èiasücitè en traction supérieur à 100 GPa,

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

Les figures 1 et 2 sont des vues en coupe transversale de câblés conventionnels (technique antérieure) en polyester du type a deux nappes et à trois nappes, respectivement.

La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un câblé hybrider conventionnel (technique antérieure) du type â deux nappes, dans laquelle A représente une nappe (un fil) en aramide, Et représente une nappe (un fil) en nylon.

La figure 4 ast une vue eu coupe transversale d'un câblé hybride conventionnel (technique antérieure) du type à trois nappes, dans laquelle A représente une nappe (un fil) en aramide, et B représente une nappe (un fli) en nylon.

Les figures 5 et 6 soûl des vues en coupe transversale de câblés conventionnels (technique antérieure) en nylon du type â deux nappes et a trois ne ppes, respectivement. ta figure ? représente l'ouverture des sections transversales du câblé ei la pénétration ultérieure de la solution d'immersion enlre les nappes de câbles pour des câblés en polyester du type â deux nappes et à trois nappes, dans laquelle A représente une vue en coupe transversale de câblés en polyester du type à deux nappes et à trois nappes, sous la forme de nappes fermées, B représente une vue en coupe transversale de câblés en polyester du type à deux nappes et à trois nappes, sous la tonne de nappes ouved.es, C représente une vue en coupe transversale de câblés en polyester du type à deux nappes et â trois nappes, sous une forme imprégnée par immersion conformément à l'invention, D représente le solution d'immersion dans un adhésif (RFL) remplissant les ouvertures entre les nappes et recouvrant la surface des câblés.

Le figura 8a est une vue latérale et en coupe transversale d'un câblé conventionnel en polyester du type â deux nappes. (.a figure 8b est une vue latérale et en coupe transversale d'un câblé en polyester du type à deux nappes sous la forme ouverte conformément à l'invention (avant l'étape d'immersion) t.a figure Sa est une vue latérale et en coupe transversale d'un câblé conventionnel en polyester du type â trois nappes

La figure 9b est une vue latérale et en coupe transversale d'un câblé en polyester du type à bois nappes sous la forme ouverte conformément à l'invention (avant l'étape d'immersion)

Les figures 10a, 10bt 10c et tOd 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 d'ouverture) entre les nappes de câblés. t.a figure 11 représente les courbes de contrainte-allongement de câblés en polyester (PET), dans laquelle 1 représente un câblé 1670 dtex/2 en PET après immersion possédant une torsion Z/S; 350/350 tpm (technique antérieure) possédant une caractéristique linéaire de résistance à la fraction, 2 représente un câblé 1370 dfex/2 en aramide possédant une torsion Z/3, 350/300 tpm (soumis à une torsion en retour de 50 tpm dans la direction Z) et après Immersion, possédant une caractéristique biélastique de résistance â la traction conformément à l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Le PET avec son module élevé et son faible rétrécissement thermique représente une matière qui rèsssfe très bien â la déformation. Sous se forme tordue à titre de câblé du type à deux nappes ou à trois nappes, ii peul. être utilisé comme renforcement de carcasse et de nappe de sommet dans des bandages pneumatiques peur des véhicules de tourisme et pour des c-amlonnef.es (comme on peul le voir dans les figures 1 et 2)

La torsion du câblé améliore la résistance à la fatigue du PET en flexion et sous compression, mais réduit en même temps le module ainsi que la résistance.

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.

Des câblés hybrides en aramide/nylon résolvent 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).

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.

Conformément à la présente invention, on peut obtenir des câblés en polyester du type à deux nappes ou plus en l'absence de nappe contenant un quelconque composant à faible module, tel que du nylon, avec des propriétés bièlastiques de résistance à la traction (comme on peut le voir en figure 7). De nouveaux câblés bièlastiques en polyester 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 ils ne manifestent aucun aplanissement.

Conformément à l'invention, le principe de production de base du câblé biélastique en polyester consiste à ouvrir les nappes de câblés et à insérer l'adhésif entre les nappes. Le câblé en polyester contenant un pourcentage élevé d'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 polyester exercent des forces de compression ear la matière adhesive (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 polyester se sont rapprochées les unes des autres (se sont fermées), le câblé en polyester résiste à l'allongement et 11 redevient un câblé â module élevé (comme on peut le voir en figure 11}

Pour pouvoir obtenir une caractéristique biélastique de résistance à la traction, les nappes de câblés en polyester' peuvent être ouvertes en recourant â déférents procédés: : a) les câblés ècrus en polyester du type à deux nappes on plus sont durcis à la chaleur à une température entre 120 X et 260 X et après refroidissement, lis sont soumis â 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 en peut le voir dans les figures 8a. 8b, 9a, 9b, lôa, 10b, 19c et 10d). Les câblés en polyester avec leurs nappes ouvertes sont â nouveau soumis à une immersion et à un durcissement a la chaleur et, au cours de oes processus, les vides entre les nappés 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. b) les câblés écrus en polyester du type à deux nappes ou plus sont soumis à une immersion et à un durcissement à la chaleur à une température entre 120 X et 250 X et apres refroidissement, ils sont soumis â une torsion partielle en roteer 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 polyester avec leurs nappes ouvertes sont à nouveau soumis â une Immersion et à un durcissement a la chaleur étau 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. c) les câblés en polyester 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 polyester, dans lequel la solution d'immersion a pénétré entre les nappes est séché et durci à la chaleur entre 120° et 250 °C.

La caractéristique de biélasticité de résistance à la traction du câblé en polyester peut être modifiée avec le(s) degré(s) d'ouverture des nappes (comme on peut le voir dans les figures 10b et 10d), 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).

Conformément à l'invention, le câblé en polyester 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 0,1 xD et inférieur(s) à 0,6xD.

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.

De préférence, s est supérieur à 0,2xD et inférieur à 0,5xD.

Conformément à l'invention, l'absorption de la solution d'immersion dans un adhésif (DPU) du câblé après immersion est supérieure à 8 % et inférieure à 30 %, de préférence supérieure à 10 % et inférieure à 20 %, en poids.

Une DPU inférieure à 8 % ne permet pas de remplir totalement les ouvertures entre les nappes de câblés et une DPU supérieure à 30 % donne fieu à des diamètres de câblés trop épais.

Conformément à l'invention, le coefficient de torsion du câblé est supérieur à 10.000 et inférieur à 22.000, comme déterminé en se basant sur la formule suivante :

Coefficient de torsion = torsion du câblé (tpm) x racine carrée de la valeur dtex nominale totale du câblé (1).

Des câblés dont le coefficient de torsion est inférieur à 10.000 possèdent une résistance insuffisante à la fatigue en flexion et des câblés dont le coefficient de torsion est supérieur à 22.000 possèdent des réductions de modules significatives.

Conformément à l'invention, la densité linéaire nominale totale du câblé est supérieure à 800 dtex et inférieure à 6.000 dtex.

Les câblés possédant une valeur inférieure à 800 dtex ne sont pas suffisamment efficaces et les câblés possédant une valeur supérieure à 6.000 dtex sont trop épais.

Les types préférés de polymères de polyester sont le polyéthylène téréphtalate et le polyéthylène naphtalate.

Claims (9)

1. Câblé en polyester apres immersion ei durcissement à la chaleur possédant au moins deux nappes ei possèdent un (des) écartemenifs) entre lesdites nappes de câbles, dont la voleur TASE est inférieure à 2.0 oN/dtex à un allongement de 2,0 %, caractérisé en ce que Itecartement (tes) âcariement(s) entre lesdites nappes de câblés representemh plus de 10 % et moins de 00 % du diamètre (D) du câblé.

2. Câblé en polyester après immersion et durcissement â la chaleur selon 1st revendication l; dont l'écartement (les) écartemeni(s) entre les nappes de câblés dudit câblé représente(nt) de préférence plus de 20 % et moins de 50 % du diamètre (D) du câblé.

3. Cable en polyester après immersion et durcissement â la chaleur selon la revendication 1. dont la valeur d'absorption de la solution d’immersion dans un adhésif (DPU) dudit câblé est supérieure â 8 % et inférieure â 30 %, en perds.

4. Câblé en polyester apres immersion et durcissement à la chaleur selon la revendication 1. dont la valeur d'absorption de la solution d'immersion dans un adhésif (DPU) dudit câblé est de préférence superieure à 10 % et Inférieure â 20 %, en poids. 8 Câblé en polyester après immersion et durcissement à la ciseleur selon la revendication T dont le coefficient de torsion se situe entre 10.000 et 22.000. gui est calculé ers se référant à la formule ( 1 )

6. Câblé en polyester après immersion et durcissement â la chaleur selon la revendication 1. dont la densité linéaire nominale tolaie se situe entre 800 dtex et 0 000 dtex.

7. Câblé en polyester après immersion et durcissement à la chaleur selon la revendication 1, qui est utilisé à titre de nappe de sommet enroulée en direction circonférentielle sur le paquet de ceintures dans des bandages pneumatiques du type à nappe radiale.

8. Câblé en polyester après immersion et durcissement à la chaleur selon la revendication 1, dans lequel ledit polyester est le polyéthylène téréphtalate.

9. Câblé en polyester après immersion et durcissement à la chaleur selon la revendication 1, dans lequel ledit polyester est le polyéthylène naphtalate.

10. Câblé en polyester après immersion et durcissement à la chaleur selon la revendication 1, qui est utilisé à titre de renforcement d’articles mécaniques en caoutchouc.