LU100829B1 - Bande de nappe de sommet comprenant differentes constructions de renforcement en nylon 6,6 - Google Patents

Bande de nappe de sommet comprenant differentes constructions de renforcement en nylon 6,6 Download PDF

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Abstract

Une bande de câblés ou un tissu câblé pour un bandage pneumatique réalisé à partir d'éléments de renforcement filamentaires allongés torsadés en PA66/nylon 6,6, disposés en alternance, possédant des constructions différentes en ce qui concerne leur niveau de structure de torsion est révélé. Une telle bande de câblés ou un tel tissu câblé améliore la durabilité à grande vitesse et la résistance à la séparation de la bande de roulement lorsqu'on l'utilise sous la forme d'une nappe de sommet enroulée en spirale en formant un angle de 0 degré sur le paquet de ceintures dans des bandages pneumatiques du type à nappe radiale.

Description

BANDE DE NAPPE DE SOMMET COMPRENANT DIFFERENTES CONSTRUCTIONS DE RENFORCEMENT EN NYLON 6,6
DESCRIPTION
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne une nouvelle bande de câblés ou un nouveau tissu câblé pour un bandage pneumatique réalisé à partir de câblés en nylon disposé en alternance, possédant différentes constructions. Une nouvelle bande de câblés ou un nouveau tissu câblé de ce type pour un bandage pneumatique permet d'améliorer la durabilité à grande vitesse et la résistance à la séparation de la bande de roulement lorsqu'on l'utilise sous la forme d'une nappe de sommet enroulée en spirale en formant un angle égal à zéro degré sur un paquet de ceintures dans des bandages pneumatiques du type à nappe radiale.
FONDEMENT DE L'INVENTION
Dans des conditions de grande vitesse, le diamètre externe du bandage pneumatique augmente sous l'influence des forces centrifuges générées par la bande de roulement et le paquet de ceintures constituées par des câblés en acier. Une telle augmentation du diamètre ou une telle expansion du bandage pneumatique augmente les mouvements pantographiques des câblés aux bords des ceintures, ce qui donne lieu à des amorçages de fissures, à des propagations des fissures et à des séparations des bords terminaux aux ceintures.
Par ailleurs, l'élévation de la température aux bords des ceintures dans des conditions de grande vitesse peut déclencher une dégradation de l'adhésion locale de la bande de nappe de sommet en textile et donne lieu à des séparations locales entre la bande de roulement et les nappes de sommet, ce qui peut se traduire en définitive par des séparations des bords de ceintures dans un laps de temps très court sur base de distributions non uniformes des contraintes.
La couche de nappe de sommet qui vient s'enrouler en direction circonférentielle autour du paquet de ceintures empêche une expansion excessive du bandage pneumatique dans des conditions de grande vitesse en exerçant des forces de compression (des forces de restriction) sur un paquet de ceintures épais constituées par des couches de câblés en acier du type à nappe diagonale. Dans le but d'augmenter la force de restriction, on utilise habituellement des bandes de nappes de sommet possédant des câblés du type à nombre de bouts de câblés élevé (valeur epdm élevée) (comme par exemple du nylon, 1400x2, 110 epdm ou du nylon 1400x1, 140 epdm, etc.). À l'heure actuelle, les matières les plus largement utilisées pour des nappes de sommet représentent des couches de nylon 6,6 du type à nappes multiples ou des câblés hybrides monocouches (par exemple des câblés hybrides en aramide/nylon) qui viennent s'enrouler en spirale sur un paquet de ceintures en formant des angles de 0 à 5 degrés par rapport au plan équatorial du bandage pneumatique.
Des câblés en nylon possèdent une résistance excellente à la fatigue lorsqu'ils sont soumis à une flexion et à une compression axiale, ainsi que des caractéristiques biélastiques de résistance à la traction, ce qui permet de disposer d'un traitement aisé au cours de la confection du bandage pneumatique. En outre, la génération d'une force de retrait thermique consécutive à une élévation de la température de service dans des conditions de grande vitesse améliore la résistance à la séparation aux bords des ceintures, ainsi que la durabilité à grande vitesse.
Il est bien connu que des câblés hybrides comprenant des fils à module élevé et à faible module possédant un comportement biélastique de résistance à la traction sont également utilisés pour faire office de nappes de sommet dans des bandages pneumatiques destinés à des grandes vitesses. La composante de faible module du câblé hybride permet un soulèvement aisé du paquet de ceintures en l'absence d'une formation excessive de câblés étroitement serrés grâce à son extensibilité élevée et la composante de module élevé s'avère efficace dans des conditions de service. Lorsqu'on utilise des câblés hybrides pour faire office de nappe de sommet, on peut diminuer l'épaisseur totale de la couche de nappe de sommet ainsi que la teneur en caoutchouc, et la composante de module élevé du câblé hybride permet d'augmenter la force de restriction et d’améliorer la durabilité à grande vitesse.
Dans le brevet des États-Unis d'Amérique 4 284 117, on décrit une nappe de sommet en nylon qui est formée à partir de fils individuels, plutôt qu'à partir de câblés. La nappe de sommet est plus mince que des nappes de sommet conventionnelles par le fait qu'elle possède des caractéristiques de flexibilité supérieure et de dissipation supérieure de la chaleur.
Dans le brevet des États-Unis d'Amérique 5 115 853, on décrit un bandage pneumatique du type à nappe radiale possédant une structure de nappe de sommet qui est disposée en direction radiale à l'extérieur de la structure de renforcement de ceintures. La structure de nappe de sommet comprend des câblés en nylon du type 420x2 disposés côte à côte possédant une torsion de câblé qui n'est pas supérieure à 280 tpm.
Dans le brevet des États-Unis d'Amérique n 0 2006/0237113, on décrit une couche de renforcement de ceinture formant un angle de zéro degré, constituée par au moins un premier élément allongé qui représente un câblé hybride englobant au moins un filament à module élastique élevé et au moins un filament à faible module élastique, torsadés l'un à l'autre et qui sont disposés en alternance. Le module élastique dudit au moins un deuxième élément allongé est inférieur au module élastique dudit au moins un premier élément allongé.
Dans le brevet des États-Unis d'Amérique 6 799 618, on décrit une structure de nappe de sommet en textile qui vient se superposer en direction radiale à l'extérieur de l'assemblage de ceintures et qui est renforcée avec des câblés qui sont constitués par des matières, y compris le nylon et l'aramide. À l'allongement initial des câblés, les fils qui supportent la charge primaire sont des fils en nylon et après un allongement appréciable, les fils qui supportent la charge primaire sont des fils d’aramide.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
La présente invention concerne une nouvelle bande de câblés ou un nouveau tissu câblé pour un bandage pneumatique comprenant des câblés en nylon 6,6 disposés en alternance possédant des constructions différentes, plus précisément, des premiers câblés possédant des constructions du type à deux nappes ou du type à trois nappes et des deuxièmes câblés sous la forme de fils torsadés du type à une seule nappe. Une nouvelle bande de tissu câblé de ce type combine les propriétés d'absorption élevée d'énergie en cas de choc que manifestent des câblés du type à deux nappes ou du type à trois nappes et le module initial supérieur de fils torsadés en nylon 6,6 du type à une seule nappe.
Une nouvelle bande de câblés ou un nouveau tissu câblé de ce type pour un bandage pneumatique permet d'améliorer la durabilité à grande vitesse, la résistance à la séparation de la bande de roulement et la résistance aux chocs lorsqu'on l'utilise sous la forme d'une nappe de sommet enroulé en spirale en formant un angle de zéro degré sur le paquet de ceintures dans des bandages pneumatiques du type à nappe radiale.
Comme il est bien connu, le nylon 6,6 possède une résistance excellente à la fatigue et un comportement biélastique de résistance à la traction, ce qui rend possible le processus de soulèvement en l'absence d’une formation de câblés étroitement serrés et ce qui permet d'obtenir une force de restriction suffisante dans des conditions de grande vitesse. Toutefois, à cause du faible module initial des câblés en nylon 6,6, il est nécessaire d'utiliser des bandes ou des tissus possédant une valeur epdm élevée (nombre de bouts de câblés élevé par décimètre) afin d’obtenir la force de restriction suffisante en ce qui concerne le paquet de ceintures (comme on peut le voir en figure 1). D'autre part, la distance de câblé à câblé (rivet) dans des bandes ou dans des tissus de ce type est trop étroite, ce qui rend difficile la pénétration du caoutchouc entre les câblés, sans vulcanisation prématurée. En outre, des fissures dans le caoutchouc peuvent aisément se déclencher entre les câblés possédant un rivet étroit dans des conditions dynamiques sur base de contraintes de cisaillement élevées.
Conformément à l’invention, les câblés en nylon 6,6 possédant des constructions différentes dans des bandes de nappes de sommet possèdent des modules différents (ou des valeurs LASE différentes) et des valeurs différentes de retrait thermique. Lors du soulèvement (lors de l'expansion) au cours du processus de vulcanisation, des fils torsadés en nylon 6,6 du type à une seule nappe (module élevé, câblés peu extensibles) sont soumis à une charge de loin supérieure à celle de câblés à torsion élevée du type à deux ou à trois nappes (faible module, câblés hautement extensibles). En plus d’une résistance supérieure du câblé à la tension, les fils torsadés en nylon 6,6 du type à une seule nappe à faible torsion soumis à des charges supérieures génèrent une force de retrait thermique supérieure (une force de contraction supérieure) à la température de vulcanisation. Sur base d'une charge de câblé supérieure et d’une force de retrait thermique supérieure, les fils torsadés en nylon 6,6 du type à une seule nappe pénètrent mieux que des câblés torsadés du type à deux nappes ou à trois nappes à travers le composé faisant office de couche de gommage.
Sur base de la différence de pénétration (H) des fils torsadés du type à une seule nappe et des câblés torsadés du type à deux nappes ou à trois nappes dans le composé faisant office de couche de gommage, la couche de bande de sommet du type à une seule nappe se transforme en une bande de sommet en partie de type bicouche (ondulée) (comme on peut le voir en figure 2).
DEFINITIONS Câblé : élément de renforcement que l'on obtient par retordage réciproque de fils du type à deux nappes ou plus.
Denier : le poids en grammes d'un fil possédant une longueur de 9000 m.
Dtex : le poids en grammes d’un fil possédant une longueur de 10.000 m. LASE : la charge à un allongement spécifié. LASE 7 % : la charge à un allongement de 7 % dans la courbe charge/allongement.
Densité linéaire : le poids par unité de longueur exprimé en g/dtex ou en g/d (denier).
Force de restriction : la force exercée par la nappe de sommet sur le paquet de ceintures lors de la conduite pour empêcher l’expansion du bandage pneumatique.
Densité linéaire totale : la somme des densités linéaires nominales des fils en nappes du câblé. Câblé du type à deux nappes : câblé que Ton prépare par retordage réciproque de fils du type à deux nappes. Câblé du type à trois nappes : câblé que l'on prépare par retordage réciproque de fils du type à trois nappes.
Torsion : le nombre de spires par mètre (t/m ou tpm).
Coefficient de torsion : tpm x dtex1/2.
Chaîne : le groupe de fils ou de câblés dans toutes les étoffes tissées, qui s'étendent en direction longitudinale et parallèlement à la lisière et qui viennent s'entrelacer avec la matière de remplissage.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une nappe de sommet conventionnelle en nylon (de la technique antérieure) sur un paquet de ceintures constituées par des câblés en acier du type à nappe diagonale, après le processus de vulcanisation. a représente un paquet de ceintures constituées par des câblés en acier du type à nappe diagonale ; b représente une nappe de sommet conventionnelle sur un paquet de ceintures ; c représente une bande de roulement.
La figure 2 est une vue en coupe transversale d'une nappe de sommet en nylon selon l'invention sur un paquet de ceintures constituées par des câblés en acier du type à nappe diagonale, après le processus de vulcanisation, a représente un paquet de ceintures constituées par des câblés en acier du type à nappe diagonale ; b représente une nappe de sommet sur un paquet de ceintures selon l'invention ; c représente une bande de roulement.
La figure 3 est une vue en coupe transversale d'arrangements de câblés de nappe de sommet en nylon et de fils conformément à l'invention sur un paquet de ceintures constituées par des câblés en acier du type à nappe diagonale, (1) avant le processus de vulcanisation ; (2) après le processus de vulcanisation. A : représente un câblé en nylon 6,6 du type à deux nappes possédant un coefficient de torsion élevé, un faible module et une extensibilité supérieure ; B : représente un fil torsadé en nylon 6,6 du type à une seule nappe possédant un faible coefficient de torsion, un module élevé et une extensibilité inférieure ; H : représente la différence de pénétration de A et B dans une matrice en caoutchouc.
La figure 4 représente les changements en ce qui concerne la distance entre un câblé et un autre câblé (zone de rivet, écartement) après le processus de vulcanisation ; (1) avant le processus de vulcanisation ; (2) après le processus de vulcanisation : 51 : distance de câblé à câblé entre A et B avant le processus d'expansion et de vulcanisation ; 52 : distance de câblé à câblé entre A et B après le processus d'expansion et de vulcanisation ; 53 : distance de câblé à câblé entre A et A après le processus d'expansion et de vulcanisation ; 54 : distance de câblé à câblé entre B et B après le processus d'expansion et de vulcanisation ;
Les figures 5 et 6 sont similaires aux figures 3 et 4, mais avec des fils torsadés en nylon 6,6 du type à une seule nappe, possédant une valeur dtex inférieure ; (1) avant le processus de vulcanisation ; (2) après le processus de vulcanisation.
La figure 7 représente des arrangements 1+2+1 de fils et de câblés de nappes de sommet ; (1) avant le processus de vulcanisation ; (2) après le processus de vulcanisation : (1) arrangement de câblés A+B+B+A+B+B+A+... avant le processus d'expansion et de vulcanisation ; (2) arrangement de câblés A+B+B+A+B+B+A+... après le processus d'expansion et de vulcanisation.
La figure 8 représente des arrangements 2+1+2 de fils et de câblés de nappes de sommet ; (1) avant le processus de vulcanisation ; (2) après le processus de vulcanisation : (1) arrangement de câblés A+A+B+A+A+B+A+A+... avant le processus d'expansion et de vulcanisation ; (2) arrangement de câblés A+A+B+A+A+B+A+A+... après le processus d'expansion et de vulcanisation.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
Conformément à l'invention, des bandes de nappes de sommet ou des tissus de nappes de sommet enroulés en spirale sur des paquets de ceintures de bandages pneumatiques du type à nappe radiale en direction circonférentielle, possédant des câblés en nylon 6,6 et des fils torsadés en nylon 6,6 du type à une seule nappe, à titre de chaîne : améliorent la durabilité à grande vitesse sur base du module moyen à élevé de la bande et sur base des distances supérieures de câblé à câblé et de fil à fil (en diminuant les contraintes de cisaillement) à cause des décalages des fils en direction verticale (formation de deux couches ou configuration en zigzag, comme on peut le voir dans les figures 3, 4, 5 et 6) ; améliorent la résistance aux chocs que manifeste le paquet de ceintures sur base d'une absorption supérieure d'énergie par des câblés en nylon du type à torsion élevée et hautement extensibles (des câblés d'un niveau supérieur sont plus sensibles aux chocs et des câblés de niveau inférieur sont plus sensibles à l’expansion du bandage pneumatique) ; et améliorent également la résistance à la séparation entre la bande de roulement et les nappes de sommet grâce à la structure superficielle ondulée de la nappe de sommet. La configuration en zigzag de la surface améliore également la liaison mécanique entre le composé faisant office de nappe de sommet et le composé faisant office de bande de roulement.
Les câblés en nylon 6,6 possèdent des constructions de câblés du type à deux nappes ou du type à trois nappes. Les fils disposés en alternance représentent des fils torsadés du type à une seule nappe. L'angle formé par les bandes de nappes de sommet enroulées en spirale par rapport à la ligne circonférentielle médiane (ou par rapport au plan équatorial du bandage pneumatique) s'élève de 0 à 5°.
Pour pouvoir obtenir les avantages que l'on a mentionnés ci-dessus, le coefficient de torsion des câblés en nylon 6,6 que l'on détermine conformément à la formule (1a) représentée ci-dessous s'élève au minimum à 10 000 et au maximum à 15 000.
Coefficient de torsion = torsion du câblé (tpm) x (densité linéaire totale du câblé exprimée en dtex)1/2 (1a)
Conformément à la formule similaire indiquée ci-dessous (1b), le coefficient de torsion du fil torsadé du type à une seule nappe s'élève au minimum à 5000 et au maximum à 8000.
Coefficient de torsion = torsion de nappe du fil (tpm) x (densité linéaire du fil exprimée en dtex)1/2 (1b).
Conformément à l'invention, le coefficient de torsion du fil torsadé en nylon 6,6 du type à une seule nappe est inférieur à concurrence d'au moins 5000 unités au coefficient de torsion du câblé dans la même bande de nappe de sommet (par exemple 1400x2, 250/250 tpm et 1400x1, 180 tpm).
Lorsque la différence de coefficient de torsion est inférieure à 5000 unités, la surface ondulée de nappe de sommet ne peut pas être obtenue sur le paquet de ceintures du bandage pneumatique.
Conformément à l'invention, la densité linéaire totale du câblé s'élève au minimum à 700 dtex et au maximum à 5000 dtex et la densité linéaire totale du fil torsadé du type à une seule nappe s'élève au minimum à 350 dtex et au maximum à 3000 dtex. Ces limites de densité linéaire empêchent des coupures excessives de caoutchouc et des épaisseurs trop élevées du caoutchouc. Des coupures excessives dans le caoutchouc peuvent donner lieu à un contact d'une part entre les câblés de nappes de sommet et les fils et d'autre part les câblés en acier des couches de ceintures, ainsi qu'à des ruptures induites par l'abrasion. Une épaisseur de caoutchouc trop élevée dans la zone de sommet donne lieu à une forte accumulation de chaleur et à une résistance supérieure au roulement.
La densité linéaire des fils torsadés du type à une seule nappe est au maximum inférieure à concurrence de 50 % à la densité linéaire totale du câblé.
Conformément à l'invention, la séquence des câblés et des fils qui sont parallèles les uns aux autres dans une bande de nappe de sommet, représente une forme alternée comme indiqué ci-après : A+B+A+B+A+B+... etc., dans laquelle A représente un câblé en nylon 6,6 du type à deux nappes ou du type à trois nappes et B représente un fils torsadé en nylon 6,6 du type à une seule nappe (comme on peut le voir dans les figures 3, 4, 5 et 6). Une telle bande de nappe de sommet permet d'obtenir une surface ondulée uniforme après le processus de vulcanisation, qui vient se lier fortement au composé faisant office de bande de roulement en améliorant la résistance à la séparation de la bande de roulement dans des conditions de grande vitesse.
Conformément à l'invention, la séquence des câblés et des fils, qui sont parallèles les uns aux autres dans une bande de nappe de sommet, représente une forme alternée comme indiqué ci-après : A+B+B+A+B+B+A+B+B+... etc., dans laquelle A représente un câblé en nylon 6,6 du type à deux nappes ou du type à trois nappes et B représente un fils torsadé en nylon 6,6 du type à une seule nappe (comme on peut le voir en figure 7).
Conformément à l'invention, la séquence des câblés et des fils, qui sont parallèles les uns aux autres dans une bande de nappe de sommet, représente une forme alternée comme indiqué ci-après : A+A+B+A+A+B+A+A+B+... etc., dans laquelle A représente un câblé en nylon 6,6 du type à deux nappes ou du type à trois nappes et B représente un fils torsadé en nylon 6,6 du type à une seule nappe (comme on peut le voir en figure 8).
Conformément à l'invention, le nombre de bouts de câblés dans la bande s'élève au minimum à 70 epdm (bouts par décimètre). Dans le cas de nombres de bouts de câblés dont la valeur est inférieure à 70 epdm, l'efficacité de l'ondulation en surface n'est pas suffisante pour obtenir une liaison mécanique à la bande de roulement.
Conformément à l'invention, la largeur des bandes de nappes de sommet se situe entre 8 et 25 mm, de préférence entre 10 et 15 mm.

Claims (13)

1. Bande de nappe de sommet réalisée à partir de câblés en nylon 6,6 et de fils torsadés de nylon 6,6 du type à une seule nappe, tissés en alternance, qui vient s’enrouler en direction circonférentielle autour d'un paquet de ceintures d’un bandage pneumatique du type à nappe radiale, caractérisée en ce que le coefficient de torsion desdits câblés en nylon 6,6, que l'on détermine conformément à la formule représentée ci-dessous : coefficient de torsion = torsion du câblé (tpm) x (densité linéaire totale du câblé exprimée en dtex)1/2 s'élève au minimum à 10 000 et au maximum à 15 000 ; le coefficient de torsion dudit fil torsadé en nylon 6,6 du type à une seule nappe est inférieur à concurrence d'au moins 5000 unités au coefficient de torsion dudit câblé en nylon 6,6 dans la même bande de nappe de sommet
2. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle lesdits câblés en nylon 6,6 sont des câblés du type à deux nappes.
3. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle lesdits câblés en nylon 6,6 sont des câblés du type à trois nappes.
4. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle le coefficient de torsion dudit fil torsadé en nylon 6,6 du type à une seule nappe, que l’on détermine conformément à la formule représentée ci-dessous : coefficient de torsion = torsion de nappe du fil (tpm) x (densité linéaire du fil exprimée en dtex)1/2 ; s'élève au minimum à 5000 et au maximum à 8000.
5. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle la densité linéaire desdits câblés en nylon 6,6 s'élève au minimum à 700 dtex et au maximum à 5000 dtex.
6. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle la densité linéaire dudit fil torsadé en nylon 6,6 du type à une seule nappe s'élève au minimum à 350 dtex et au maximum à 3000 dtex.
7. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle la densité linéaire dudit fil torsadé en nylon 6,6 du type à une seule nappe n'est pas inférieure à 50 % de la densité linéaire totale dudit du câblé en nylon 6,6.
8. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle l'arrangement desdits câblés en nylon 6,6 (A) et desdits fils torsadés en nylon 6,6 du type à une seule nappe (B) dans ladite bande est tel qu'indiqué ci-après A+B+A+B+A+B, etc.
9. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle l'arrangement desdits câblés en nylon 6,6 (A) et desdits fils torsadés en nylon 6,6 du type à une seule nappe (B) dans ladite bande est tel qu'indiqué ci-après A+B+B+A+B+B+A+B+B+A, etc.
10. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle l'arrangement desdits câblés en nylon 6,6 (A) et desdits fils torsadés en nylon 6,6 du type à une seule nappe (B) dans ladite bande est tel qu'indiqué ci-après A+A+B+A+A+B+A+A+B, etc.
11. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle le nombre de bouts de câblés dans ladite bande s'élève au minimum à 70 epdm (bouts par décimètre).
12. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle la largeur de ladite bande de nappe de sommet s'élève au minimum à 8 mm et au maximum à 25 mm.
13. Bande de nappe de sommet selon la revendication 1, dans laquelle la largeur de ladite bande de nappe de sommet s’élève au minimum à 10 mm et au maximum à 15 mm.
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