WO2017060460A1 - Courroie de transmission de puissance avec film thermoplastique comprenant un elastomere silicone et des nanotubes de carbone. - Google Patents

Courroie de transmission de puissance avec film thermoplastique comprenant un elastomere silicone et des nanotubes de carbone. Download PDF

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WO2017060460A1
WO2017060460A1 PCT/EP2016/074051 EP2016074051W WO2017060460A1 WO 2017060460 A1 WO2017060460 A1 WO 2017060460A1 EP 2016074051 W EP2016074051 W EP 2016074051W WO 2017060460 A1 WO2017060460 A1 WO 2017060460A1
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WO
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film
belt
thermoplastic
weight
total weight
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/074051
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Inventor
Natacha Carniol
Nicolas Garois
Julie ROGON
Original Assignee
Hutchinson
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G1/00—Driving-belts
    • F16G1/28—Driving-belts with a contact surface of special shape, e.g. toothed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G5/00—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
    • F16G5/04—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section made of rubber
    • F16G5/06—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section made of rubber with reinforcement bonded by the rubber
    • F16G5/08—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section made of rubber with reinforcement bonded by the rubber with textile reinforcement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16G—BELTS, CABLES, OR ROPES, PREDOMINANTLY USED FOR DRIVING PURPOSES; CHAINS; FITTINGS PREDOMINANTLY USED THEREFOR
    • F16G5/00—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section
    • F16G5/20—V-belts, i.e. belts of tapered cross-section with a contact surface of special shape, e.g. toothed

Definitions

  • the present invention relates to a power transmission belt.
  • This belt may be a ribbed belt, whose rib is trapezoidal or ridged, for example with a V-shaped rib.
  • This belt may also be a toothed belt also called synchronous belt.
  • the ribs of such a belt which are composed of vulcanized rubber, have faces intended to be brought into direct contact with a driving pulley and the pulleys of the accessories driven by a motor. These ribs form the toothing formed in the gum of the belt.
  • the systems driven by this type of belt are used in many fields such as industry, household appliances or automobiles.
  • This type of belt must meet many constraints simultaneously. We can mention the thermal and mechanical constraints and, more recently, the acoustic constraints. One can note a permanent increase of the level of these constraints.
  • This material makes it possible to meet some of the constraints mentioned above, in particular the mechanical and acoustic stresses.
  • Power transmission belts are known whose teeth are made of an ethylene-propylene-diene monomer material (better known by the acronym EPDM). This is for example the case in patent application FR-2 779 731. where the belt also has a cord. This material, unlike BR / CR material, has good heat resistance properties.
  • a coefficient of friction too high can generate a noise level (acoustic) not meeting the increasingly important requirements imposed by the customers.
  • the documents FR 2 898 171 and FR 2 936 291 propose adding a protective fiim on the outer surface of the teeth that can be made of EPDM, which film is intended to be brought into contact with the pulleys.
  • application FR 2 898 171 shows the presence of a thermoplastic fiem containing polyethylene.
  • this film can be quickly abraded and thus no longer fulfill its function.
  • the protective fiim comprises a barrier layer made of thermoplastic and an outer coating, for example made of polyethylene, partially indus in the barrier layer of thermoplastic. It is a complex solution to implement and expensive.
  • This power transmission belt proves to have excellent performance to meet the mechanical and / or thermal and / or acoustic constraints that are now required.
  • the power transmission belt proposed in FR 2 996 617 for example does not meet the electrical conductivity constraints that are now imposed.
  • An important difficulty is therefore to be able to propose a power transmission belt that responds to these electrical constraints but which, at the same time, responds satisfactorily to the other constraints, namely mechanical and / or thermal and / or acoustic constraints.
  • the invention proposes a power transmission belt having an elastomer toothing based on ethylene alpha olefin elastomer provided with an outer film made from an olefinic thermoplastic, said thermoplastic film being associated with a silicone elastomer representing at least 20% by weight of the total weight of the film and a compatibilizing agent to ensure, within the film, the compatibility of the thermoplastic and the silicone elastomer, characterized in that said thermoplastic film is also associated to carbon nanotubes representing between 1, 9% and 4.2%, by weight, of the total weight of the film.
  • This belt may also have at least one of the following characteristics, taken alone or in combination :
  • the silicone elastomer represents between 20% and 80% by weight, and the total weight of the film, and preferably between 20% and 60%;
  • the silicone elastomer represents between 25% and 50% by weight, of the total weight of the film
  • the compatibilizing agent represents less than 10% by weight, of the total weight of the film
  • thermoplastic of the film comprises at least 30% of polyethylene, by weight relative to the total weight of the thermoplastic;
  • thermoplastic of the film comprises between 30% and 100% of polyethylene and in particular between 50% and 100% of polyethylene, by weight relative to the total weight of the thermoplastic;
  • thermoplastic of the fiim comprises between 75% and 100% of polyethylene, by weight relative to the total weight of the thermoplastic;
  • thermoplastic of the film consists of a polyolefin mixture containing polyethylene
  • thermoplastic of the film consists of a copolymer based on polyethylene, for example an ethylene octene-polyethylene copolymer;
  • said ethylene alpha olefin elastomer of the toothing is an EPDM or an EP;
  • the compatibilizing agent consists of at least one functionalized polyolefin and / or a polyorganosiloxane
  • the carbon nanotubes represent between 2.2% and 4.2%, by weight, of the total weight of the film, for example between 2.2% and 3.5%;
  • the thickness of the film is between 50 ⁇ and 500 ⁇ .
  • the invention also relates to a method of manufacturing a belt according to the invention, characterized in that it comprises the following steps A) to C):
  • a silicone elastomer representing at least 20%, by weight, of the total weight of the granule
  • thermoplastic and silicone elastomer a compatibilizing agent to ensure the compatibility of the thermoplastic and the silicone elastomer
  • carbon nanotubes represent between 1, 9% and 4.2%, by weight, of the total weight of the granule
  • step a) of formation of the solid granules comprises the following sub-steps:
  • step a) of formation of the solid granules comprises the following sub-steps:
  • Figure 1 is a diagram, in a front view, of a motor vehicle bench used to measure the abrasion of a belt;
  • Figure 2 is a diagram of another engine bench
  • Figure 3 is a diagram of another engine bench
  • Figure 4 shows a sectional view of a belt according to the invention.
  • the power transmission belt has an elastomer toothing based on alpha-olefinic ethylene elastomer provided with an outer film.
  • This outer film is made based on an olefinic thermoplastic.
  • This olefinic thermoplastic is associated, within the film, with a silicone elastomer representing at least 20% by weight of the total weight of the film, with a compatibilizing agent to ensure the compatibility of the thermoplastic and the silicone elastomer and with nanotubes of carbon representing between 1, 9% and 4.2%, by weight, of the total weight of the film.
  • the elastomer forming the ethylene-alpha olefin-based toothing may be ethylene-propylene-diene-monomer (EPDM) or ethylene-propylene-monomer (EPM).
  • the crosslinking agent of the toothing is generally of the peroxide type.
  • thermoplastic film olefinic
  • thermoplastic capabie co-crosslink with the peroxide agent of the elastomer of the toothing.
  • this thermoplastic will comprise polyethylene, preferably in a proportion by weight of 30% relative to the total weight of the thermoplastic.
  • thermoplastic of the film will comprise between 30% and 100% of polyethylene and in particular between 50% and 100% of polyethylene, by weight relative to the total weight of the thermoplastic.
  • the thermopiastique of the film will comprise between 75% and 100% of polyethylene, by weight relative to the total weight of the thermoplastic.
  • the olefinic thermoplastic of the film will consist of a polyolefin mixture containing polyethylene.
  • the olefinic thermopiastic of the film will consist of a copolymer based on polyethylene, for example an ethylene-octene-polyethylene copolymer.
  • thermoplastic of the film may consist of either homopolymers or copolymers which will be based on ethylene if the gum gear is based on ethylene alpha olefin, still in order to improve the adhesion between the film and the gum of toothing.
  • the presence of polyethylene in the film makes it possible to ensure a very good adhesion by co-crosslinking with the ethylene alpha olefin contained in the toothing, in particular PDM or ⁇ , thanks to the presence of a crosslinking system of the type peroxide.
  • the film thermoplastic can also be made with homopolymers or copolymers based on propylene, octene, butene, butadiene, pentene, and the like. , depending on the nature of the elastomer constituting the toothing, to ensure good adhesion between the film and the gum of teeth.
  • the silicone elastomer may comprise one or more silicone (s).
  • it may be a bicomponent liquid silicone elastomer.
  • the silicone elastomer may represent between 20% and 90% by weight, of the total weight of the film.
  • the silicone elastomer may represent between 20% and 80% by weight, of the total weight of the film.
  • the silicone elastomer will represent between 20% and 70% by weight, of the total weight of the film. More advantageously, the silicone elastomer will represent between 20% and 60% by weight, of the total weight of the film. Even more advantageously, the elastomer silicone will represent between 20% and 50% by weight, of the total weight of the film. This proportion, defined as above, can still be chosen between 25% and 50% or between 30% and 50%.
  • the agent making it possible to make the olefinic thermoplastic of the film (for example based on (poly) ethylene) compatible with the silicone elastomer in order to form a homogeneous mixture in the film is then consisting of at least one functionalized polyolefin and / or a polyorganosiloxane.
  • compatibilizing agent The functionalized polyolefin will advantageously be adapted to the nature of the thermoplastic considered for the film.
  • a polyolefin polypropylene compatibilizer will be suitable for a pyethylene or polypropylene type thermoplastic.
  • the compatibilizing agent will not represent more than 10%, by weight, of the total weight of the film. Most often, its proportion will be even less than 5%, by weight, of the total weight of the film.
  • carbon nanotubes represent between 1, 9% and 4.2%, by weight, of the total weight of the film, advantageously between 2.2% and 4%, 2%, by weight, of the total weight of the film and even more preferably between 2.2% and 3.8%, by weight, of the total weight of the film. It is also possible to envisage, even more advantageously, more restricted ranges, namely a proportion of carbon nanotubes (CNTs) of between 2.2% and 3.3%, by weight, of the total weight of the film or between 2 , 4% and 3.3%, by weight, of the total weight of the film.
  • the first belt is a reference belt (REF) whose outer film comprises 58.3% by weight of polyethylene and 39.2% by weight of silicone and 2.5% of a compatibilizer to ensure, within the film, the compatibility of thermoplastic and silicone elastomer.
  • the second belt is a belt for which the outer film comprises 56.8% by weight of polyethylene, 37.8% by weight of sificone, 2.4% by weight of a compatibilizing agent to ensure, within the film, the compatibility of thermoplastic and elastomer sificone and finally, 3% by weight of carbon nanotubes (CNTs).
  • CNTs carbon nanotubes
  • INV Invention
  • the film composition of the INV belt is the same as that of the REF belt, except for the INV belt of the presence of carbon nanotubes.
  • Test 1 acoustic test - dry conditions.
  • the belt Before beginning the test, the belt is conditioned beforehand for at least 24 hours at a temperature of 20 ° C and a relative humidity of 50%.
  • the test is then performed in so-called dry conditions.
  • This consists of an acoustic test (noise) on a misalignment bench designed on the basis of SAE J2432-2000. This bench is not shown in the accompanying figures.
  • the drive pulley rotates at 2000 rpm and the tension applied on the belt is constant.
  • the measurement consists in determining the angle of misalignment between the driving pulley and the driven pulley to which the grinding appears.
  • the squeak is characterized by an audible noise. The results are provided in Table 1.
  • the belt according to the invention has similar performances to those of the reference belt (REF).
  • the belt according to the invention is better than the reference belt (REF). Indeed, with the INV belt, no audible noise has been detected up to a misalignment angle of 5 °, which defines the end of the test according to the standard.
  • This standard in fact provides that the test is performed with a misalignment ranging from the zero value (no misalignment) to the value of 5 °, with an incrementation of 0.5 °.
  • the running-in of the belt is performed in accordance with the conditions of test 3 presented below. In other words, for the lapped belt, it first goes through the conditions of the test 3 and then performs the aforementioned conditioning (20 ° C and 50% relative humidity for at least 24 hours) and finally, starts the test 1 itself.
  • the belt according to the invention therefore has acoustic characteristics, under dry conditions, which are excellent.
  • Test 2 acoustic test - wet conditions.
  • Test 2 consists of placing the belt on a DW8 5-axis kinematic engine (accessories: alternator and power steering only). This engine is a commercial series engine, known to those skilled in the art.
  • the laying tension of the belt is 1 15 N / dt / b (Newton / tooth strand). This tension is obtained by adjusting a belt tensioner. The engine is rotated at idle without accessory load for a period of 15 minutes.
  • the alternator (in this case 70A) and the power steering (operating at 50 bar) are simultaneously charged by spraying the belt for a period of 30 seconds. a quantity of 300m! of water.
  • the engine is idle again without any accessories charge for 5 minutes.
  • the measurement is performed during this last sprinkling. This measurement consists in measuring the time elapsed between the beginning of the sprinkling of the belt (beginning of the measurement), which coincides with the appearance of an audible noise, and the time when this noise is no longer audible (end of the measure).
  • the criterion to be respected is that the time as defined above is less than or equal to 7s.
  • test conditions described above were applied for a new belt, but also for a previously lapped belt, according to the conditions of the test 3 presented below, before starting the test 2 itself.
  • the INV belt When new, the INV belt performs better than the REF belt. In the ground state, the behavior of the two belts is similar.
  • Test 3 mechanical test - abrasion
  • Test 3 consists of rotating the belt on a 3-axis bench driven by a G9T diesel engine at idle for 31 h.
  • the G9T engine is a commercial series engine. However, as part of this test, it is only used as a training medium.
  • the tension of laying of the belt is 1 15 N / dt / b ⁇ Newton / tooth / strand), This tension is obtained by the adjustment of a tensioner of belt.
  • the motor rotates an inertia of 5 g. m 2 .
  • the 3-axis bench used is specific to this test.
  • the position of the accessories and the diameters of the pulleys are specific to this test.
  • Figure 1 shows the bench used.
  • the reference (O; ⁇ , ⁇ , ⁇ ) forms a direct orthonormal reference whose center O is on the axis of rotation (OZ) of the crankshaft 1.
  • crankshaft pulley is denoted 1
  • fixed roller the pulley alternator 3
  • belt C the crankshaft pulley
  • Diesel idle is known for its cyclic irregularities of instantaneous speeds. These irregularities generate cyclic dynamic couples (under the effect of the driven inertia), which cause abrasion of the belt under the effect of sliding contact between the belt and the various pulleys through which this belt passes.
  • test 3 The conditions set out above for test 3 allow the belt to be honed.
  • the abrasion A of it is defined by a percentage (%). This percentage of abrasion is calculated by measuring the mass of the belt tested in the new state (M 0 ) and its mass after the test (M 31 ), namely after 31 hours of idling (ground state).
  • a (%) 100% * (M 0 - M 3 ) / M 0 .
  • the INV belt according to the invention has been compared to the belt
  • the belt N'NV according to the invention is in the required for the intended applications. Indeed, it is generally considered that belts whose abrasion is less than 1, 3%, under the conditions of this test, are acceptable. It should also be noted that in the document FR 2 996 6 7, the belt named "REF” in the present patent application, is compared to existing "REF I” and “REF II” belts for which the abrasion A (%) is, according to this test, within the limit of 1, 3%.
  • Test 4 thermal test - cold weather
  • Test 4 consists of rotating the belt on a bench driven by a 4-axis electric motor at very low temperature.
  • the temperature is set at -45 ° C.
  • the laying tension of the belt tested is 80 N / dt / b ⁇ Newton / tooth / strand). This tension is obtained by adjusting a belt tensioner.
  • Table 5 below shows the different characteristics of the bench used for this test.
  • Figure 2 shows the bench used.
  • the mark (O; ⁇ , ⁇ , ⁇ ) forms a direct orthonormal mark whose center O is on the axis of rotation (OZ) of the driving pulley 1 '.
  • the driving pulley 1 ' is driven at 670 rpm for 1 minute and then stopped for 14 minutes. This makes it possible to define a cycle of 15 minutes which is repeated over a period of 24 hours, ie 96 cycles.
  • the measurement then consists of counting the number of cracks observed on the toothing of the belt.
  • the test is considered conclusive when the number of cracks is less than 8.
  • the test is therefore conclusive on the resistance of the belt to cold weather.
  • Test 5 Test of bending / counter-bending of the belt
  • the test 5 is a test of bending / counter-bending on the reference belt REF on the one hand, and on the belt according to the invention INV on the other hand.
  • the test is carried out hot, in this case at a temperature of 120 ° C.
  • the motor shaft also serves as a tensioning axis.
  • the laying tension of the tested belt is about 64 N / dt / b.
  • the belt is a type 6PK automotive belt, 1200mm wide. This voltage is obtained by the application of a radial load of 770N (770N for two strands and for 6 teeth results in the mentioned laying voltage). Table 6 below shows the different characteristics of the bench used for this test.
  • Figure 3 shows the bench used.
  • the reference (O; ⁇ , ⁇ , ⁇ ) forms a direct orthonormal coordinate system whose center O is a theoretical fixed axis.
  • the motor is actuated so that the belt 6 "has a linear speed of 17 m / s.
  • the test consists in determining the number of test hours necessary to obtain a predetermined number of cracks on the belt.
  • the predetermined number of cracks is set at eight.
  • Test 6 electrical test - bending / bending of the belt
  • Test 6 is a bending / counter-bending test for determining the electrical conductivity of the belt according to the invention INV.
  • the test is carried out hot, in this case at a temperature of 120 ° C.
  • the motor shaft also serves as a tensioning axis.
  • the laying tension of the tested belt is about 58 N / dt / b.
  • the belt is a type 6PK automotive belt, 1200mm wide. This voltage is obtained by the application of a radial load of 770N (770N for two strands and for 6 teeth results in the mentioned laying voltage).
  • Table 7 below shows the different characteristics of the bench used for this test.
  • the motor is actuated so that the belt 6 "has a linear speed of 10 m / s.
  • the test lasts 100h. At the end of this test, a measurement is made of the electric resistance of the INV belt, based on the methodology related to the IS01813 standard.
  • CNTs nanotubes
  • the INV belt tested has a proportion, by weight, of 3% of carbon nanotubes, relative to the total weight of the outer film.
  • CNTs carbon nanotubes
  • the film used on a belt according to the invention may advantageously be produced according to the following steps:
  • a silicone elastomer representing at least 20%, by weight, of the total weight of the granule
  • thermoplastic and silicone elastomer a compatibilizing agent to ensure the compatibility of the thermoplastic and the silicone elastomer
  • carbon nanotubes represent between 1, 9% and 4.2%, by weight, of the total weight of the granule
  • the b) calendering stage is quite conventional.
  • Step a) can be more precisely performed in different ways.
  • the following sub-steps can be carried out:
  • Sub-step a- ⁇ ) is conventional and is for example described in document FR 2 959 235.
  • the two components of the silicone elastomer crosslink by being dispersed in the olefinic thermoplastic which has become liquid due to extrusion.
  • the substep step a 2 makes it possible to obtain granules in solid form, after cooling.
  • Substep 3 step a) allows the integration of carbon nanotubes, for example in the form of a powder.
  • the sub-step 4) allows, by cooling, to finalize the step a).
  • step a the following steps can be carried out:
  • the two components of the silicone elastomer crosslink being dispersed in the olefinic thermoplastic become liquid due to extrusion.
  • the carbon nanotubes may be in the form of a powder introduced into the mixture.
  • Solidification in the form of granules is obtained during step a'2) by cooling the components.
  • the following method can be envisaged: ⁇ application of the film obtained by the method steps a) and b) on a so-called active or external face of a blank uncured belt, and
  • the INV belt thus obtained is shown in FIG. 5.
  • FIG. 4 it is possible to distinguish the toothing D of the belt and the outer film F, which comes on the toothing D.

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Abstract

L'invention concerne une courroie de transmission de puissance (C) présentant une denture (D) en élastomère à base d'élastomère éthylène alpha oléfine pourvue d'un film externe (F) réalisé à base d'un thermoplastique oléfinique, ledit thermoplastique du film étant associé à un élastomère silicone représentant au moins 20% en poids du poids total du film et à un agent compatibilisant pour assurer, au sein du film, la compatibilité du thermoplastique et de l'élastomère silicone, caractérisé en ce que ledit thermoplastique du film est également associé à des nanotubes de carbone représentant entre 1,9% et 4,2%, en poids, du poids total du film. L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle courroie.

Description

COURROIE DE TRANSMISSION DE PUISSANCE AVEC FILM THERMOPLASTIQUE COMPRENANT UN ELASTOMERE SILICONE ET DES NANOTUBES DE CARBONE La présente invention concerne une courroie de transmission de puissance.
Cette courroie peut être une courroie nervurée, dont la nervure est trapézoïdale ou striée, par exemple à nervure en forme de V. Cette courroie peut également être une courroie crantée également dite synchrone.
Les nervures d'une telle courroie, qui sont composées de caoutchouc vulcanisé, présentent des faces destinées à être mises en contact direct avec une poulie menante et les poulies des accessoires entraînés par un moteur. Ces nervures forment la denture formées dans ia gomme de la courroie.
Les systèmes entraînés par ce type de courroie sont utilisés dans de nombreux domaines tels que l'industrie, l'électroménager ou l'automobile.
Ce type de courroie doit répondre à de nombreuses contraintes simultanément. On peut citer les contraintes thermiques, mécaniques et plus récemment, les contraintes acoustiques. On peut noter un accroissement permanent du niveau de ces contraintes.
On connaît des courroies de transmission de puissance dont la gomme est réalisée en matériau polybutadiène et chloroprène (ou BR CR pour Polybutadiene Rubber/Chloroprene Rubber selon la terminologie anglo- saxonne).
Ce matériau permet de répondre à certaines des contraintes mentionnées précédemment, notamment les contraintes mécaniques et acoustiques.
Cependant, ce matériau n'offre pas une tenue suffisante pour des températures élevées.
En effet, une contrainte de température trop élevée se traduit par une bakélisation de îa courroie qui ne peut plus fonctionner correctement.
On connaît des courroies de transmission de puissance dont la denture est réalisée en un matériau ét ylène-propylène-diène monomère (plus connu sous l'acronyme EPDM), C'est par exemple le cas dans la demande de brevet FR-2 779 731 où la courroie présente également un câblé. Ce matériau, contrairement au matériau BR/CR, présente de bonnes propriétés de tenue thermique.
Cependant, il présente un coefficient de frottement avec les poulies qui est relativement élevé. Or, un coefficient de frottement élevé peut générer des contraintes mécaniques de cisaillement importantes à l'interface entre la gomme et le câblé. Ces contraintes mécaniques peuvent ainsi conduire à l'arrachement du câblé ou parfois, à l'arrachement de la denture.
De plus, un coefficient de frottement trop élevé peut générer un niveau de bruyance (acoustique) ne répondant pas aux exigences de plus en plus importantes imposées par les clients.
De nombreuses solutions ont donc cherché à régler ces problèmes d'arrachement de câblé et de bruyance sur les courroies dont la denture est réalisée en un matériau à base d'EPDM.
A cet effet, les documents FR 2 898 171 et FR 2 936 291 proposent d'ajouter un fiim protecteur sur la surface externe des dentures susceptible d'être réalisée en EPDM, lequel film est destiné à être mis en contact avec les poulies.
Plus précisément, la demande FR 2 898 171 montre la présence d'un fiim thermoplastique contenant du polyéthyiène. Cependant, dans certains cas de fortes contraintes thermomécaniques, ce film peut s'abraser rapidement et ainsi ne plus remplir sa fonction.
Dans la demande FR 2 936 291 , le fiim protecteur comprend une couche barrière réalisée en thermoplastique et un revêtement externe, par exemple réalisé en polyéthyiène, partiellement indus dans la couche barrière en thermopîastique. C'est une solution complexe à mettre en oeuvre et coûteuse.
Récemment, il a été proposé dans le document FR 2 996 617 une courroie de transmission présentant une denture en élastomère de type EPDM pourvue d'un film externe réalisé à base d'un thermopîastique oléfinique associé à un élastomère silicone.
Cette courroie de transmission de puissance s'avère présenter d'excellentes performances pour répondre aux contraintes mécaniques et/ou thermiques et/ou acoustiques qui sont désormais exigées.
Toutefois, dans de nombreuses applications, on demande désormais à ces courroies de transmission de puissance d'offrir également des performance en termes de conductivité électrique. En effet, de telles propriétés peuvent être nécessaires pour éviter l'accumulation d'électricité statique dans la courroie.
La courroie de transmission de puissance proposée dans FR 2 996 617 ne répond par exemple pas aux contraintes de conductivité électrique qui sont désormais imposées.
Une difficulté importante est donc de pouvoir proposer une courroie de transmission de puissance qui réponde à ces contraintes électriques mais qui, dans le même temps, réponde de façon satisfaisante aux autres contraintes, à savoir aux contraintes mécaniques et/ou thermiques et/ou acoustiques.
Ceci est le cas pour les différentes applications envisagées, mais plus particulièrement pour l'application automobile.
A cet effet, l'invention propose une courroie de transmission de puissance présentant une denture en élastomère à base d'élastomère éthylène alpha oléfine pourvue d'un film externe réalisé à base d'un thermoplastique oléf inique, ledit thermoplastique du film étant associé à un élastomère silicone représentant au moins 20% en poids du poids total du film et à un agent compatibilisant pour assurer, au sein du film, la compatibilité du thermopiastique et de i'élastomère silicone, caractérisé en ce que ledit thermoplastique du film est également associé à des nanotubes de carbone représentant entre 1 ,9% et 4,2%, en poids, du poids total du film.
La présence de nanotubes de carbone dans le film externe dans une proportion judicieusement sélectionnée permet en effet de répondre à l'ensemble des contraintes désormais imposées.
Cette courroie pourra également présenter l'une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou en combinaison :
- I'élastomère silicone représente entre 20% et 80% en poids, du poids total du film et de préférence entre 20% et 60% ;
- I'élastomère silicone représente entre 25% et 50% en poids, du poids total du film ;
- l'agent compatibilisant représente moins de 10% en poids, du poids total du film ;
- le thermoplastique du film comprend au moins 30% de polyéthylène, en poids par rapport au poids total du thermoplastique ;
- le thermoplastique du film comprend entre 30% et 100 % de polyéthylène et notamment entre 50% et 100% de polyéthylène, en poids par rapport au poids total du thermopiastique ; - !e thermoplastique du fiim comprend entre 75% et 100% de polyéthylène, en poids par rapport au poids total du thermoplastique ;
- le thermoplastique du film est constitué par un mélange de polyoléfines contenant du polyéthylène ;
- ie thermoplastique du film est constitué par un copolymère à base de polyéthylène, par exemple un copolymère éthyléne octène- polyéthylène ;
- ledit élastomère éthylène alpha oléfine de la denture est un EPDM ou un EP ;
- l'agent compatibilisant est constitué d'au moins une polyoléfine fonctionnalisée et/ou d'un polyorganosiloxane ;
- les nanotubes de carbone représentent entre 2,2% et 4,2%, en poids, du poids total du film, par exemple entre 2,2% et 3,5% ;
- l'épaisseur du film est comprise entre 50 μηη et 500 μΐτι.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une courroie selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes A) à C) suivantes :
A) fabrication d'un film selon les sous-étapes suivantes :
a) formation de granulés solides comportant chacun :
- une base thermoplastique oléfinique,
- un élastomère silicone représentant au moins 20%, en poids, du poids totale du granulé,
- un agent compatibilisant pour assurer la compatibilité du thermoplastique et de l'élastomère silicone ; et
- des nanotubes de carbone représentent entre 1 ,9% et 4,2%, en poids, du poids total du granulé ;
b) calandrage desdits granulés pour former le film.
B) application du film sur une face dite externe d'une ébauche de courroie non vulcanisée,
C) vulcanisation de l'ensemble pour former une courroie dont la face externe présente une denture revêtue dudit film.
Ce procédé pourra également présenter l'une au moins des caractéristiques suivantes :
- l'étape a) de formation des granulés solides comporte les sous-étapes suivantes :
ai) réaliser une extrusion réactive du thermoplastique oléfinique avec un élastomère silicone bi-composant et l'agent compatibilisant ;
a2) obtenir des granulés solides ; as) réaliser une extrusion réactive de ces granulés en ajoutant les nanotubes de carbone ;
a4) obtenir lesdits granulés solides comportant les nanotubes de carbone ;
- l'étape a) de formation des granulés solides comporte les sous-étapes suivantes :
a'i) réaliser une extrusion réactive du thermoplastique oléfinique avec un élastomère silicone bi-composant, l'agent compatibilisant et les nanotubes de carbone ;
a'2) obtenir lesdits granulés solides comportant les nanotubes de carbone.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés, sur lesquels :
la figure 1 est un schéma, selon une vue de face, d'un banc moteur automobile utilisé pour mesurer l'abrasion d'une courroie ;
ia figure 2 est un schéma d'un autre banc moteur ;
la figure 3 est un schéma d'un autre banc moteur ;
la figure 4 représente une vue en coupe d'une courroie conforme à l'invention.
Dans le cadre de l'invention, la courroie de transmission de puissance présente une denture en élastomère à base d'élastomère éthylène alpha oléfinique pourvue d'un film externe.
Ce film externe est réalisé à base d'un thermoplastique oléfinique. Ce thermoplastique oléfinique est associé, au sein du film, à un élastomère silicone représentant au moins 20% en poids du poids total du film, à un agent compatibilisant pour assurer la compatibilité du thermoplastique et de l'élastomère silicone ainsi qu'à des nanotubes de carbone représentant entre 1 ,9% et 4,2%, en poids, du poids total du film.
L'élastomère formant la denture à base d'éthylène alpha oléfine peut être l'éthylène-propylène-diène-monomère (EPDM) ou i'éthylène- propylène-monomère (EPM). Dans ce cas, l'agent de réticulation de la denture est généralement de type peroxyde.
Le thermoplastique du film, oléfinique, est alors un thermoplastique capabie de co-réticuler avec l'agent de type peroxyde de l'élastomère de la denture. Par exemple, ce thermopiastique comprendra du polyéthylène, avantageusement dans une proportion en poids de 30% par rapport au poids total du thermopiastique.
Avantageusement, le thermoplastique du film comprendra entre 30% et 100% de polyéthylène et notamment entre 50% et 100% de polyéthylène, en poids par rapport au poids total du thermoplastique.
Encore plus avantageusement, le thermopiastique du film comprendra entre 75% et 100% de polyéthylène, en poids par rapport au poids total du thermoplastique.
Selon un autre exemple, le thermoplastique oléfinique du film sera constitué par un mélange de polyoiéfines contenant du polyéthylène.
Selon un autre exemple, le thermopiastique oléfinique du film sera constitué par un copolymère à base de polyéthylène, par exemple un copolymère éthylène-octène-polyéthylène.
Plus généralement, le thermoplastique du film pourra être constitué soit d'homopolymères, soit de copolymères qui seront à base d'éthylène si la gomme de denture est à base d'éthylène alpha oiéfine, toujours afin d'améliorer l'adhésion entre le film et la gomme de denture.
En effet, la présence de polyéthylène dans ie film permet d'assurer une très bonne adhésion par co-réticulation avec l'éthylène alpha oiéfine contenu dans la denture, notamment PDM ou ΙΈΡΜ, grâce à la présence d'un système de réticulation de type peroxyde.
Cependant, le thermoplastique du film peut également être réalisé avec des homopolymères ou des copolymères à base de propylène, d'octène, de butène, de butadiène, de pentène, etc . , en fonction de ia nature de l'élastomère constituant la denture, pour assurer une bonne adhésion entre le film et la gomme de denture.
L'élastomère silicone pourra comprendre une ou plusieurs silicone(s). Par exemple, il peut s'agir d'un élastomère silicone liquide bi- composants. Il convient enfin de noter que, dans le cadre de l'invention, l'élastomère silicone pourra représenter entre 20% et 90% en poids, du poids total du film.
Par ailleurs, l'élastomère silicone pourra représenter entre 20% et 80% en poids, du poids total du film. Avantageusement, l'élastomère silicone représentera entre 20% et 70% en poids, du poids total du film, Plus avantageusement, l'élastomère silicone représentera entre 20% et 60% en poids, du poids total du film. Encore plus avantageusement, l'élastomère silicone représentera entre 20% et 50% en poids, du poids total du film. Cette proportion, définie comme précédemment, peut encore être choisie entre 25% et 50% ou entre 30% et 50%.
De plus, et à titre d'exemple, l'agent permettant de rendre compatible le thermoplastique oiéfinique du film (par exemple à base de (poly-)éthylène) et f'élastomère silicone afin de former un mélange homogène dans le film est alors constitué d'au moins une polyoléfine fonctionnalisée et/ou d'un polyorganosiloxane.
Dans la suite, cet agent sera nommé agent compatibilisant. La polyoléfine fonctionnalisée sera avantageusement adaptée à la nature du thermoplastique considéré pour le film. Par exemple, un agent compatibilisant de type polyoléfine polypropylène sera adapté à un thermoplastique de type pofyéthylène ou polypropylène.
De manière générale, l'agent compatibilisant ne représentera pas plus de 10%, en poids, du poids total du film. Le plus souvent, sa proportion sera même inférieure à 5%, en poids, du poids total du film.
Enfin, en ce qui concerne les nanotubes de carbone (NTC), on pourra prévoir qu'ils représentent entre 1 ,9% et 4,2%, en poids, du poids total du film, avantageusement entre 2,2% et 4,2%, en poids, du poids total du film et encore plus avantageusement entre 2,2% et 3,8%, en poids, du poids total du film. On peut également envisager, de manière encore plus avantageuse, des gammes plus restreintes, à savoir une proportion de nanotubes de carbone (NTC) comprise entre 2,2% et 3,3%, en poids, du poids total du film ou entre 2,4% et 3,3%, en poids, du poids total du film.
Nous allons maintenant fournir des résultats expérimentaux
(tests) qui permettent de mettre en évidence l'intérêt de l'invention, en particulier pour les applications automobiles.
A cet effet, on a testé différentes courroies, consistant toutes en une courroie Poly V® de type K (application automobile), dont la denture est réalisée en EPDM et pourvue d'un film externe à base d'un thermoplastique oiéfinique associé à un élastomère silicone. En effet, ce type de film a montré son efficacité pour répondre aux contraintes mécaniques, acoustiques et thermiques.
La première courroie est une courroie de référence (REF) dont le film externe comprend 58,3% en poids de polyéthylène et de 39,2% en poids de silicone et 2,5% d'un agent compatibilisant pour assurer, au sein du film, la compatibilité du thermoplastique et de l'élastomère silicone. La deuxième courroie est une courroie pour laquelle le film externe comprend 56,8% en poids de polyethyiène, 37,8% en poids de sificone, 2,4% en poids d'un agent compatibilisant pour assurer, au sein du film, la compatibilité du thermoplastique et de l'élastomère sificone et enfin, 3% en poids de nanotubes de carbone (NTC).
Elle est nommée courroie INV (Invention).
La composition du film de la courroie INV est la même que celle de la courroie REF, à l'exception, pour la courroie INV de la présence de nanotubes de carbone. De plus, la proportion relative polyéthylène/silicone, au sein du film, est comparable entre les courroies REF (58,3/39,2 = 1 ,49) et INV (56,8/37,8 = 1 ,5). De même, la proportion relative polyéthylène/agent compatibilisant, au sein du film, est comparable entre les courroies REF (58,3/2,5 s 23,3) et I V (56,8/2,4 = 23,6). On comprend qu'il en est de même pour la proportion relative silicone/agent compatibilisant.
Une série de tests a été réalisé pour déterminer les propriétés acoustiques, mécaniques, thermiques et électriques de ces courroies, en particulier de la courroie INV.
Test 1: test acoustique - conditions sèches.
Avant de débuter le test, la courroie est conditionnée au préalable pendant au moins 24 heures, à une température de 20°C et à un taux d'humidité relative de 50%.
Le test est alors effectué dans des conditions dites sèches. Celui-ci consiste en un test acoustique (bruit) sur banc de désalignement conçu sur la base de la norme SAE J2432-2000. Ce banc n'est donc pas représenté sur les figures annexées.
Lors du test, la poulie motrice tourne à 2000 tr/mn et la tension appliquée sur fa courroie est constante.
La mesure consiste à déterminer l'angle de désalignement entre la poulie motrice et la poulie menée auquel apparaît le grincement. Le grincement est caractérisé par un bruit audible. Les résultats sont fournis dans le tableau 1.
Figure imgf000011_0001
Tableau 1
A l'état neuf, la courroie selon l'invention (INV) présente des performances similaires à celles de la courroie de référence (REF).
A l'état rodée, la courroie selon l'invention (INV) est meilleure que la courroie de référence (REF). En effet, avec la courroie INV, aucun bruit audible n'a été détecté jusqu'à un angle de désalignement de 5°, qui définit la fin du test selon la norme. Cette norme prévoit en effet que ie test soit effectué avec un désalignement allant de la valeur nulle (pas de désalignement) à la valeur de 5°, avec une incrémentation de 0,5°.
I! convient de noter que le rodage de la courroie est réalisé conformément aux conditions du test 3 présenté plus loin. En d'autres termes, pour la courroie rodée, on passe d'abord par les conditions du test 3 puis on réalise le conditionnement précité (20°C et taux d'humidité relative à 50% pendant au moins 24h) et enfin, on lance le test 1 proprement dit.
La courroie selon l'invention présente donc des caractéristiques acoustiques, en conditions sèches, qui sont excellentes.
Test 2 : test acoustique - conditions humides.
Le test 2 consiste à placer la courroie sur un moteur thermique DW8 de cinématique 5 axes (accessoires : alternateur et direction assistée seulement). Ce moteur est un moteur série du commerce, connu de l'homme du métier.
La tension de pose de la courroie est de 1 15 N/dt/b (Newton/dent brin). Cette tension est obtenue par le réglage d'un tendeur de courroie. On procède à la mise en rotation du moteur au ralenti sans charge accessoire pendant une durée de 15 minutes.
Puis, on asperge la courroie pendant une durée de 30s avec une quantité de 300ml d'eau.
Ensuite, on laisse tourner le moteur au ralenti sans charge d'accessoires pendant une durée de 15 minutes.
Le moteur tournant toujours au ralenti, on procède alors à la mise en charge simultanée de l'alternateur (en l'occurrence de 70A) et de la direction assistée (fonctionnant à 50 bars) en aspergeant la courroie pendant une durée de 30s, avec une quantité de 300m! d'eau.
On laisse à nouveau tourner le moteur au ralenti sans charge d'accessoires pendant 5 minutes.
Enfin, on procède à nouveau à la mise en charge simultanée de l'alternateur et de la direction assistée en aspergeant la courroie pendant une durée de 5s, avec une quantité de 5ml d'eau.
La mesure est effectuée lors de cette dernière aspersion. Cette mesure consiste à mesurer le temps écoulé entre le début de l'aspersion de la courroie (début de la mesure), laquelle coïncide avec l'apparition d'un bruit audible, et ie moment où ce bruit n'est plus audible (fin de la mesure).
Le critère devant être respecté est que le temps tel que défini ci-dessus soit inférieur ou égal à 7s.
Les conditions de test décrites ci-dessus ont été appliquées pour une courroie neuve, mais également pour une courroie préalablement rodée, conformément aux conditions du test 3 présenté plus loin, avant d'entamer le test 2 proprement dit.
Elles ont également été appliquées pour une courroie de référence REF et une courroie selon l'invention 1NV.
Pour la courroie selon l'invention (1NV), on a pu constater que le critère était rempli à l'état neuf, comme à l'état rodé. On a cependant constaté que le bruit avec la courroie neuve durait moins longtemps que le bruit avec la courroie rodée. Par ailleurs, la comparaison des courroies REF et INV est présentée dans le tableau 2 ci-dessous.
Figure imgf000013_0001
Tableau 2
A l'état neuf, ia courroie INV présente un meilleur comportement que la courroie REF. A l'état rodé, le comportement des deux courroies est similaire.
Test 3 : test mécanique - abrasion
Le test 3 consiste à faire tourner la courroie sur un banc 3 axes entraîné par un moteur Diesel G9T au ralenti pendant 31 h.
Le moteur G9T est un moteur série du commerce. Cependant, dans la cadre de ce test, celui-ci n'est utilisé que comme moyen d'entraînement.
La tension de pose de la courroie est de 1 15 N/dt/b {Newton/dent/brin), Cette tension est obtenue par le réglage d'un tendeur de courroie.
Le moteur entraîne en rotation une inertie de 5 g. m2.
Le banc 3 axes utilisé est spécifique à ce test. Ainsi, la position des accessoires et les diamètres des poulies sont spécifiques à ce test.
Le tableau 3 ci-dessous présente les différentes caractéristiques du banc utilisé pour ce test. Diamètre
Position x Position y
Poulie effectif
{ mm ) ( mm )
( mm )
1 Vilebrequin (
150 0 0
moteur G9T }
2 Galet fixe 60 lis 218
3 Aïtenateyr { Inertie
5gm3| et Réglage 54,45 -232,2 232,2
tension
Tableau 3
La figure 1 schématise le banc utilisé.
Le repère (O ; Χ,Υ,Ζ) forme un repère orthonormé direct dont le centre O est sur l'axe de rotation (OZ) du vilebrequin 1 .
En particulier, il convient de noter que les positions relatives des différents éléments du banc qui sont mentionnées dans le tableau 2 peuvent être visualisées sur la figure 1. Sur cette figure 1 , la poulie vilebrequin est notée 1 , le galet fixe 2, la poulie d'alternateur 3 et la courroie C.
Le ralenti Diesel est connu pour ses irrégularités cycliques de vitesses instantanées. Ces irrégularités génèrent des couples dynamiques cycliques (sous l'effet de l'inertie entraînée), qui provoquent l'abrasion de la courroie sous l'effet des glissements de contact entre la courroie et les différentes poulies par lesquelles cette courroie passe.
Les conditions énoncées ci-dessus pour le test 3 permettent de roder la courroie.
Ce sont ces mêmes conditions qui sont appliquées pour effectuer le rodage de la courroie dans les tests 1 et 2.
Dans le cas spécifique du test d'abrasion, l'abrasion A de celle-ci est définie par un pourcentage (%). Ce pourcentage d'abrasion est calculé en mesurant la masse de la courroie testée à l'état neuf (M0) et sa masse l'issue du test (M31), à savoir après 31 h de ralenti (état rodé).
On a ainsi : A (%) = 100% *(M0 - M3 ) / M0.
La courroie INV selon l'invention a été comparée à la courroie
REF. Les résultats sont donnés dans le tableau 4 ci-dessous :
Figure imgf000015_0001
Tableau 4 La courroie ÎNV selon l'invention se situe dans les requis pour les applications envisagées. En effet, on considère généralement que les courroies dont l'abrasion est inférieure à 1 ,3%, dans les conditions de ce test, sont acceptables. Il convient par ailleurs de noter que, dans le document FR 2 996 6 7, la courroie nommée « REF » dans la présente demande de brevet, est comparée à des courroies dites « REF I » et « REF II » existantes pour lesquelles l'abrasion A(%) est, conformément au présent test, dans la limite de 1 ,3%.
Test 4 : test thermique - grand froid
Le test 4 consiste à faire tourner la courroie sur un banc entraîné par un moteur électrique 4 axes, à très basse température.
Dans le cas d'espèce, la température est fixée à -45°C.
La tension de pose de la courroie testée est de 80 N/dt/b {Newton/dent/brin). Cette tension est obtenue par le réglage d'un tendeur de courroie.
Le tableau 5 ci-dessous présente les différentes caractéristiques du banc utilisé pour ce test.
Figure imgf000015_0002
Tableau 5 La position des accessoires et les diamètres des poulies sont spécifiques à ce test.
La figure 2 schématise le banc utilisé.
On note la présence de ia poulie motrice 1 ' (entraînée par le moteur électrique, non représenté), de la poulie lisse 2', de la poulie réceptrice 3' et du tendeur réglable 4'. La courroie est référencée C.
Le repère (O; Χ,Υ,Ζ) forme un repère orthonormé direct dont le centre O est sur l'axe de rotation (OZ) de la poulie motrice 1 '.
Pour le test, la poulie motrice 1 ' est entraînée à 670 tr/mn pendant 1 mn puis est arrêtée pendant 14 mn. Ceci permet de définir un cycle de 15mn qui est répétée sur une durée de 24h, soit 96 cycles.
La mesure consiste alors à comptabiliser le nombre de craquelures observées sur la denture de la courroie.
On considère que le test est concluant lorsque le nombre de craquelures est inférieur à 8.
Dans le cas d'espèce, on a pu comptabiliser 4 craquelures sur la courroie INV à l'issue du test.
Le test s'avère donc concluant sur la résistance de ia courroie aux grands froids.
Test 5 : test de flexion/contre-flexion de la courroie Le test 5 est un essai de flexion/contre-flexion sur la courroie de référence REF d'une part, et sur ia courroie selon l'invention INV d'autre part.
il est réalisé avec un moteur électrique 5 axes.
Le test est réalisé à chaud, en l'occurrence à une température de 120°C.
L'axe moteur sert également d'axe tendeur.
La tension de pose de la courroie testée est d'environ 64 N/dt/b. On rappelle que la courroie est une courroie automobile de type 6PK, 1200mm de largeur. Cette tension est obtenue par l'application d'une charge radiale de 770N (770N pour deux brins et pour 6 dents aboutit à la tension de pose mentionnée). Le tabieau 6 ci-dessous présente les différentes caractéristiques du banc utilisé pour ce test.
Figure imgf000017_0001
Tableau 6
La position des accessoires et les diamètres des poulies sont spécifiques à ce test.
La figure 3 schématise le banc utilisé.
On note la présence de la poulie motrice gravée 10 (entraînée par le moteur électrique, non représenté), de la poulie lisse 1 1 , de la première poulie gravée 12, de la deuxième poulie gravée 13 et de la deuxième poulie lisse 14, La courroie est référencée C.
Le repère (O; Χ,Υ,Ζ) forme un repère orthonormé direct dont le centre O est un axe fixe théorique.
Le moteur est actionnée pour que la courroie 6" présente une vitesse linéaire de 17 m/s.
Le test consiste à déterminer le nombre d'heures de test nécessaires pour obtenir un nombre prédéterminé de craquelures sur la courroie.
En l'occurrence, le nombre prédéterminé de craquelures est fixé à huit.
Pour la courroie REF de référence, ces huit craquelures ont été observées après 170h de test.
Pour la courroie INV selon l'invention, ces huit craquelures ont été observées après 392h de test.
Le comportement en fîexion/contre-flexion, à chaud, de la courroie selon l'invention est donc meilleur que celui de la courroie de référence. Test 6 : test électrique - via flexion/contre-flexion de la courroie
Le test 6 est un essai de flexion/contre-flexion visant à déterminer la conductivité électrique de la courroie selon l'invention INV.
II est réalisé avec un moteur électrique 5 axes.
Le test est réalisé à chaud, en l'occurrence à une température de 120°C.
L'axe moteur sert également d'axe tendeur.
La tension de pose de la courroie testée est d'environ 58 N/dt/b. On rappelle que la courroie est une courroie automobile de type 6PK, 1200mm de largeur. Cette tension est obtenue par l'application d'une charge radiale de 770N (770N pour deux brins et pour 6 dents aboutit à la tension de pose mentionnée).
Le tableau 7 ci-dessous présente les différentes caractéristiques du banc utilisé pour ce test.
Figure imgf000018_0001
Tableau 7
La position des accessoires et (es diamètres des poulies sont spécifiques à ce test. Cependant, le banc utilisé est, dans sa forme, similaire à celui du test 5 et n'est donc pas représenté. Seules les dimensions des poulies et leurs coordonnées changent, conformément aux informations fournies dans le tableau 7.
Le moteur est actionnée pour que la courroie 6" présente une vitesse linéaire de 10 m/s.
Le test dure 100h. A l'issue de ce test, on effectue une mesure de la résistance électrique de la courroie INV, basée sur la méthodologie liée à la norme IS01813.
La mesure effectuée conformément au test sur la résistance électrique de la courroie donne une valeur de 3,7MOhms, ce qui répond aux requis des différents constructeurs automobiles (critère < SOMOhms).
Fin des tests, Comme on peut le constater à travers les tests précédents, les inventeurs montrent que l'utilisation de carbone sous la forme de nanotubes (NTC) est particulièrement avantageuse pour obtenir une courroie répondant aux exigences relatives à la conductivité électrique, mais également à celles qui concernent les contraintes acoustiques, mécaniques et thermiques.
La courroie INV testée présente une proportion, en poids, de 3% de nanotubes de carbone, par rapport au poids total du film externe.
Pour autant, les avantages procurés par cette courroie ont pu être montrés dans une gamme de valeurs comprise entre 1 ,9% et 4,2% de nanotubes de carbone (NTC), en poids, par rapport au poids total du film externe.
En effet, un test préalable a été réalisé conformément au test 6, sur une courroie de transmission de puissance conforme à la courroie INV, mais avec une proportion, en poids, strictement inférieure à 1 ,9 % en nanotubes de carbone, par rapport au poids total du film externe.
Ce test a montré que le critère relatif à la conductivité électrique (résistance électrique de la courroie inférieur à SOMOhms) n'était pas rempli.
Augmenter la proportion en nanotubes de carbone (NTC) au sein du film ne peut qu'améliorer la conductivité électrique.
Cependant, l'augmentation de cette proportion modifie le comportement de la courroie sur les autres aspects (mécanique, thermique, ... ).
En effet, d'autres tests ont été effectués conformément aux tests 1 à 5 dont les conditions ont été décrites précédemment sur une courroie de transmission de puissance conforme à la courroie INV, mais avec une proportion, en poids, strictement supérieure à 4,2 % en nanotubes de carbone, par rapport au poids totai du film externe.
En particulier les tests acoustiques (tests 1 et 2) et grand froid (test 4) ont montré qu'au-delà d'une telle proportion en nanotubes de carbone (NTC), les requis n'étaient pas atteints. En particulier, la courroie a montré la présence de trop nombreuses craquelures à l'issue du test grand froid.
Le choix de nanotubes de carbone dans certaines proportions est donc particulièrement avantageux.
A cet égard, il convient de noter qu'un autre test a été effectué avec une autre forme de carbone, à savoir du noir de carbone.
L'utilisation de noir de carbone est très répandue dans les courroies de transmission de puissance, en particulier dans i'élastomère formant la denture de la courroie. L'idée d'utiliser du noir de carbone pour ses propriétés conductrices dans le film externe apparaissait donc comme une solution envisageable pour l'homme du métier. Toutefois, si cette solution permet de répondre aux contraintes électriques, la présence de noir de carbone dans le film externe, en l'occurrence dans une proportion classique de 1 1 ,5% en poids, du poids total du film externe s'est avérée modifier ie comportement mécanique de la courroie dans des limites inacceptables pour répondre aux requis sur les autres contraintes, en particulier sur les contraintes acoustiques en conditions humides (test 2).
Enfin, il convient de noter que le film utilisé sur une courroie conforme à l'invention pourra avantageusement être réalisé selon les étapes suivantes :
a) formation de granulés comportant chacun :
- une base thermoplastique oléfinique,
- un élastomère silicone représentant au moins 20%, en poids, du poids totale du granulé,
- un agent compatibilisant pour assurer la compatibilité du thermoplastique et de l'élastomère silicone ; et
- des nanotubes de carbone représentent entre 1 ,9% et 4,2%, en poids, du poids total du granulé ;
b) calandrage desdits granulés pour former le film.
L'étape b) de calandrage est tout à fait classique.
L'étape a) peut être plus précisément réalisée de différentes manières. Ainsi, pour former ces granulés conformément à l'étape a), on peut réaliser les sous-étapes suivantes :
a-ι) réaliser une extrusion réactive du thermoplastique oléfinique avec un élastomère silicone bi-composant et l'agent compatibilisant ;
a2) obtenir des granulés solides ;
a3) réaliser une extrusion réactive de ces granulés en ajoutant les nanotubes de carbone ;
a4) obtenir lesdits granulés solides comportant les nanotubes de carbone.
La sous-étape a-ι) est classique et est par exemple décrite dans le document FR 2 959 235. Lors de l'extrusion, les deux composants de l'élastomère silicone réticulent en étant dispersés dans le thermoplastique oléfinique devenu liquide du fait de l'extrusion.
La sous-étape étape a2) permet d'obtenir des granulés sous forme solide, après refroidissement.
La sous-étape étape a3) permet d'intégrer les nanotubes de carbone, par exemple sous la forme d'une poudre.
Enfin, la sous-étape a4) permet, par refroidissement, de finaliser l'étape a).
En variante, toujours pour former ces granulés conformément à l'étape a), on peut réaliser les étapes suivantes :
a'i) réaliser une extrusion réactive du thermoplastique oléfinique avec un élastomère silicone bi-composant, l'agent compatibilisant et les nanotubes de carbone ;
a'2) obtenir lesdits granulés solides comportant les nanotubes de carbone.
Lors de l'extrusion de la sous-étape a'i), les deux composants de l'élastomère silicone réticulent en étant dispersés dans le thermopiastique oléfinique devenu liquide du fait de l'extrusion. Au cours de cette étape, les nanotubes de carbone peuvent se présenter sous la forme d'une poudre introduite dans le mélange.
La solidification sous formes de granulés s'obtient au cours de l'étape a'2) par refroidissement des composants.
Pour fabriquer une courroie conforme à l'invention, on pourra envisager le procédé suivant : ~ application du film obtenu selon le procédé les étapes a) et b) sur une face dite active ou externe d'une ébauche de courroie non vulcanisée, et
- vulcanisation de l'ensemble pour former une courroie dont la face externe présente une denture revêtue dudit film.
La courroie INV ainsi obtenue est représentée sur ia figure 5. Sur cette figure 4, on peut distinguer la denture D de la courroie et le film externe F, qui vient sur la denture D.

Claims

REVENDICATIONS
1. Courroie de transmission de puissance (ÎNV) présentant une denture (D) en éiastomère à base d'élastomère éthyiène alpha oléfine pourvue d'un film externe (F) réalisé à base d'un thermoplastique oléfinique, ledit thermoplastique du film étant associé à un éiastomère silicone représentant au moins 20% en poids du poids total du film et à un agent compatibîlisant pour assurer, au sein du film, la compatibilité du thermoplastique et de l'élastomère silicone, caractérisé en ce que ledit thermoplastique du film est également associé à des nanotubes de carbone représentant entre 1 ,9% et 4,2%, en poids, du poids total du film.
2. Courroie selon la revendication 1 , dans lequel l'élastomère silicone représente entre 20% et 80% en poids, du poids total du film et de préférence entre 20% et 60%.
3. Courroie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élastomère silicone représente entre 25% et 50% en poids, du poids total du film.
4. Courroie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'agent compatibîlisant représente moins de 10% en poids, du poids total du film.
5. Courroie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le thermopiastique du film comprend au moins 30% de poîyéthyiène, en poids par rapport au poids total du thermopiastique.
6. Courroie selon la revendication précédente, dans lequel le thermoplastique du film comprend entre 30% et 100 % de poîyéthyiène et notamment entre 50% et 100% de poîyéthyiène, en poids par rapport au poids total du thermopiastique.
7. Courroie selon l'une des revendications 5 ou 6, dans lequel le thermopiastique du film comprend entre 75% et 100% de poîyéthyiène, en poids par rapport au poids total du thermoplastique.
8. Courroie selon la revendication 5, dans lequel le thermoplastique du film est constitué par un mélange de polyoléfïnes contenant du polyéthylène.
9. Courroie selon la revendication 5, dans lequel le thermoplastique du film est constitué par un copolymère à base de polyéthylène, par exemple un copolymère éthyiéne octène-polyéthylène.
10. Courroie selon Tune des revendications précédentes, dans lequel ledit élastomère éthylène alpha oléfine de la denture est un EPDM ou un EPM.
1 1 . Courroie selon Tune des revendications précédentes, dans lequel l'agent compatibilisant est constitué d'au moins une poiyoiéfine fonctionnalisée et/ou d'un polyorganosiloxane.
12. Courroie selon Tune des revendications précédentes, dans lequel les nanotubes de carbone représentent entre 2,2% et 4,2%, en poids, du poids total du film, par exemple entre 2,2% et 3,5%.
13. Courroie selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'épaisseur du film est comprise entre 50 μηη et 500 μιτ),
14. Procédé de fabrication d'une courroie selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes A) à C) suivantes :
A) fabrication d'un film selon les sous-étapes suivantes :
a) formation de granulés solides comportant chacun :
- une base thermoplastique oléfinique,
- un élastomère silicone représentant au moins 20%, en poids, du poids totale du granulé,
- un agent compatibilisant pour assurer la compatibilité du thermoplastique et de l'élastomère silicone ; et
- des nanotubes de carbone représentent entre 1 ,9% et 4,2%, en poids, du poids total du granulé ;
b) calandrage desdits granulés pour former le film.
B) application du film sur une face dite externe d'une ébauche de courroie non vulcanisée,
C) vulcanisation de l'ensemble pour former une courroie dont la face externe présente une denture revêtue dudit film.
15. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape a) de formation des granulés solides comporte les sous-étapes suivantes :
a-ι) réaliser une extrusion réactive du thermoplastique oléfinique avec un élastomère siiicone bi-composant et l'agent compatibilisant ;
a2) obtenir des granulés solides ;
a3) réaliser une extrusion réactive de ces granulés en ajoutant les nanotubes de carbone ;
a4) obtenir lesdits granulés solides comportant les nanotubes de carbone.
16. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l'étape a) de formation des granulés solides comporte les sous-étapes suivantes :
a'i) réaliser une extrusion réactive du thermoplastique oléfinique avec un élastomère siiicone bi-composant, l'agent compatibilisant et les nanotubes de carbone ;
a'2) obtenir lesdits granulés solides comportant les nanotubes de carbone.
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