WO2018202968A1 - Flanc de pneumatique pour vehicule lourd de type genie civil - Google Patents

Flanc de pneumatique pour vehicule lourd de type genie civil Download PDF

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WO2018202968A1
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tread
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elastomeric
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Christophe LEMARCHAND
Cécile ROUSSEL
Cécile BELIN
Thierry Royer
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Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
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Definitions

  • the present invention relates to a radial tire intended to equip a heavy vehicle type civil engineering and, more particularly, the sides of such a tire.
  • a radial tire for heavy vehicle type civil engineering is intended to be mounted on a rim whose diameter is at least equal to 25 inches, according to the standard of the European Tire and Rim Technical Organization or ETRTO. He usually equips a heavy vehicle, intended to carry high loads and to ride on aggressive soils, such as tracks covered with stones.
  • ETRTO European Tire and Rim Technical Organization
  • He usually equips a heavy vehicle, intended to carry high loads and to ride on aggressive soils, such as tracks covered with stones.
  • a tire having a geometry of revolution with respect to an axis of rotation its geometry is described in a meridian plane containing its axis of rotation.
  • the radial, axial and circumferential directions respectively designate the directions perpendicular to the axis of rotation, parallel to the axis of rotation and perpendicular to the meridian plane.
  • the expressions “radially inner”, respectively “radially outer” mean “closer”, respectively “further from the axis of rotation of the tire”.
  • axially inner”, respectively “axially outer” is meant “closer” or “furthest from the equatorial plane of the tire” respectively, the equatorial plane of the tire being the plane passing through the middle of the running surface and perpendicular to the axis of rotation.
  • High end of a component of the tire is called the radially outer end of said component.
  • the bottom end is called the radially inner end of said component.
  • a tire comprises a tread intended to come into contact with a ground, the two axial ends of which are connected by means of two flanks with two beads ensuring the mechanical connection between the tire and the rim on which it is intended to be mounted.
  • a radial tire further comprises a reinforcing reinforcement, consisting of a crown reinforcement, radially inner to the tread, and a carcass reinforcement, radially inner to the crown reinforcement.
  • the crown reinforcement of a radial tire comprises a superposition of crown layers extending circumferentially radially outwardly of the carcass reinforcement.
  • Each crown layer consists of reinforcements most often metallic, parallel to each other and coated with a polymeric material of elastomer type or elastomeric mixture.
  • the carcass reinforcement of a radial tire usually comprises at least one carcass layer comprising reinforcements most often metallic, coated with an elastomeric mixture.
  • a carcass layer comprises a main portion, connecting the two beads together and generally wound in each bead, from the inside to the outside of the tire around a circumferential reinforcing element, most often a metal called a bead wire, to form a reversal.
  • the metal reinforcements of a carcass layer are substantially parallel to each other and form, with the circumferential direction, an angle of between 85 ° and 95 °.
  • a tire sidewall comprises at least one sidewall layer constituted by an elastomeric mixture and extending axially inwardly of the tire from an outer face of the tire, in contact with the atmospheric air. At least in the region of greater axial width of the tire, the sidewall extends axially inwardly to a carcass layer, axially the outermost of the carcass reinforcement.
  • elastomeric mixing an elastomeric material obtained by mixing its various constituents.
  • An elastomeric mixture conventionally comprises an elastomeric matrix comprising at least one diene elastomer of natural or synthetic rubber type, at least one reinforcing filler of carbon black type and / or of silica type, a crosslinking system most often based on sulfur, and protection agents.
  • the dynamic shear modulus G * and the dynamic loss tg ⁇ are measured on a viscoanalyzer of the Metravib VA4000 type, according to the standard ASTM D 5992-96.
  • An elastomeric mixture may also be characterized by its electrical resistivity which characterizes the ability of the mixture to let the electric charges move freely, and thus to allow the passage of an electric current.
  • the electrical resistivity is generally denoted p, and its measurement unit is in Ohm.meter ( ⁇ . ⁇ ) but it is usual, in the field of the tire, to express the measurement of the electrical resistivity in Ohm. centimeter (.cm).
  • the electrical resistivity measurement test is described, for example, in ASTM-D257.
  • An electrical resistivity of 1 ⁇ . ⁇ , or 10 2 ⁇ .cm corresponds to the resistance to the passage of electric current in a cylindrical mixing portion of 1 m in length and 1 m 2 section.
  • material very weakly conducts electricity or electrically resistant means a material having an electrical resistivity greater than 10 8 D.cm.
  • electrically conductive material is understood to mean a material having a resistivity of less than 10 6 cm -1. These materials may or may not be elastomeric blends.
  • the electrical resistivity properties of the elastomeric mixtures are directly related to their composition and in particular to the use of reinforcing fillers. It is known that a quantity of 35 to 45 phr (parts per hundred parts of elastomer) of carbon black is sufficient to give an elastomeric mixture a resistivity sufficient to evacuate the electrostatic charges.
  • the conductivity or thermal conductivity of a material is a physical quantity that characterizes the ability of a material to allow heat transfer by conduction. It represents the amount of heat transferred per unit area and time, under a temperature gradient of 1 degree Kelvin or 1 degree Celsius per meter. In the International System of Units, the thermal conductivity is expressed in watts per meter. Kelvin
  • a thermal conductivity of 1 W-rrf 1 -K 1 represents the amount of heat that propagates through a material by thermal conduction, through a surface of 1 m 2 , over a distance of 1 m.
  • the measurement of the thermal conductivity on an elastomeric mixing test piece is described, for example, in ASTM-F433.
  • the thermal conductivity is directly related to the composition of the elastomeric mixtures. Thermal transfer by conduction is done through reinforcing fillers.
  • an elastomeric tread compound comprising a reinforcing filler comprising at least 40 phr of silica and at most 10 phr of carbon black is an electrically insulating mixture, and has a low thermal conductivity.
  • the tires of the market often include elastomeric mixtures mainly comprising non-conductive reinforcing fillers of electricity such as silica, or alternatively Elastomeric mixtures weakly charged electrically conductive reinforcing filler such as carbon black.
  • the static electricity thus accumulated in a tire is likely to cause, when certain particular conditions are met, an electric shock to the occupant of a vehicle, when it is brought to touch the body of the vehicle.
  • This static electricity is, moreover, likely to accelerate the aging of the tire due to the ozone generated by the electric discharge. It can also be the cause, depending on the nature of the ground and the vehicle, a malfunction of the radio on board the vehicle because of the interference it generates. This is the reason why many technical solutions have been proposed to allow the flow of electrical charges between the top of the tire and the ground.
  • these known technical solutions consist most often of connecting the tread to a portion of the tire, such as the sidewall, a crown reinforcement layer or a carcass reinforcement layer, and which has conduction properties of electricity.
  • the electrical charges are therefore discharged to the ground from the rim, connected to the vehicle, successively passing through the bead of the tire in contact with the rim, the sidewalls and more particularly the elastomeric coating mixtures of the carcass layer reinforcements or at least an elastomeric flank mixture, and finally the crown reinforcement and the tread.
  • thermomechanical study of a tire for a civil engineering vehicle shows that the viscoelastic losses of the elastomeric mixtures are sources of heat whose intensity depends on the volume of the elastomeric mixtures and the deformations they undergo. This heat that is generated when the tire is in motion is discharged into the environment more or less quickly depending on the thermal conductivity values of each tire material. For an elastomeric mixture, when its thermal conductivity is too low, the heat accumulates and leads to its bakeling. The tire then loses its elastic properties, which is unfavorable to its use.
  • the optimization of the endurance of a tire for civil engineering vehicle requires maintaining the operating temperature to an appropriate level. Control of the temperature level depends on the composition of the elastomeric mixtures, and in particular the amount of reinforcing fillers.
  • the optimization of the endurance of the pneumatic leads to a coupled problem where the physical parameters at stake are the viscous shear modulus, or the viscoelastic loss, which is directly related to the viscoelastic heat sources, the thermal conductivity which drives the conduction of heat in the elastomeric mixtures, and the electrical conductivity which must be at a level sufficient for the evacuation of electrostatic charges.
  • the tread In a tire for a civil engineering vehicle, the tread represents approximately 35% to 40% of the total volume of rubber of the tire, and the sidewalls approximately 15% of this same volume.
  • the tread undergoing the shear stresses of the ground is the seat of high amplitude deformations.
  • shear deformations are also important. The inventors have therefore focused on these two areas of high mechanical stress to determine the optimal compositions of the elastomeric mixtures to meet the desired compromise of performance between minimum thermal level and ability to evacuate electrostatic charges.
  • the inventors have thus set themselves the objective of improving the endurance of a tire for a civil engineering vehicle by limiting its average operating temperature to an appropriate level of about 92 ° C., while guaranteeing its ability to to be electrically conductive, that is to say to evacuate the electrostatic charges.
  • a tread comprising two portions of axial ends or tread flanges axially separated by a central portion;
  • each flank being axially external to a carcass reinforcement comprising at least one carcass layer consisting of metal reinforcements embedded in an elastomeric electro-conductive coating mixture;
  • each flank consisting of a laminate comprising at least two flank layers at least partly axially superimposed and having a total thickness E;
  • the first outermost flank layer having a thickness E 1 and consisting of a first elastomeric mixture Mi; the first elastomeric mixture Mi having a viscous shear modulus G "i and a thermal conductivity ⁇ ;
  • the second, most axially inner flank layer having a thickness E 2 and consisting of a second elastomeric mixture M 2 ;
  • the second elastomer mixture M 2 having a viscous shear modulus G " 2 , a thermal conductivity ⁇ 2 and an electrical resistivity p 2 ;
  • each tread wing consisting of a third elastomer mixture M 3 having an elastic dynamic shear modulus G ' 3 and an electrical resistivity p 3 ;
  • the thickness E 1 of the first sidewall layer being at least equal to 0.9 times the total thickness E of the laminate;
  • the thickness E 2 of the second sidewall layer being at least equal to the minimum value between 3 mm and 0.1 times the total thickness E of the laminate;
  • the first elastomeric mixture Mi of the first flank layer having a viscous shear modulus G "i at most equal to 0.165 MPa and a thermal conductivity ⁇ of at least 0.190 W / m.K;
  • the second elastomer mixture M 2 of the second flank layer having a viscous shear modulus G " 2 at most equal to 0.3 MPa and a thermal conductivity ⁇ 2 greater than the thermal conductivity ⁇ of the mixture Mi of the first flank layer;
  • the electrical resistivities p 2 and p 3, respectively, of the second elastomer mixture M 2 of the second flank layer and the third elastomer mixture M 3 of the tread wing are at most equal to 10 6 .cm, such so that the bead layer, the elastomeric coating mixture of the carcass layer, the second sidewall layer and the tread flange constitute a preferential conductive path of the electric charges between the rim and the ground when the tire is mounted on his rim and crushed on the ground.
  • the essential idea of the invention is to simultaneously optimize the design of the sidewalls of the tire and that of its tread which is divided into three portions: a central portion, and two axially located tread wings of both sides of the central part.
  • Each side consists of a laminate of two layers of axially superimposed elastomeric mixtures.
  • the invention relates both to the geometry, and the physical properties of elastomeric tread mixtures and two-layer flank laminate.
  • the thickness Ei of the first axially outer sidewall layer is at least 0.9 times the total thickness E of the laminate, and the thickness E 2 of the second layer of axially inner flank is at least equal to the minimum value between 3 mm and 0.1 times the total thickness E of the laminate.
  • the sidewall consists of a first layer of elastomeric mixture, the outermost axially intended to be in contact with atmospheric air.
  • this first layer has a relatively high thickness Ei, typically of the order of 35 mm.
  • the second flank layer the most axially inner, is in contact with the elastomeric coating mixture of the carcass layer, and has a relatively small thickness E 2 at most equal to the minimum value between 3 mm and 0.1 times the total thickness E of the laminate.
  • At the first axially outer sidewall layer is associated a low hysteresis elastomeric mixture, whereas for the second axially inner sidewall layer the elastomeric blend is optimized with respect to its electrical resistivity and thermal conductivity properties. .
  • This second elastomeric mixture of the second sidewall layer is a link in the electrostatic charge evacuation path from the tread flange in contact with the ground, via the elastomeric coating mixture of the carcass layer, up to to the bead layer of the tire which is in contact with the rim.
  • the sidewall consists of a laminate comprising only two sidewalls, but a laminate of more than two layers is also possible, or a single sidewall in a single layer of low hysteresis elastomer sufficiently electrically conductive.
  • the mechanisms disclosed herein, however, are described in the case of a two-layer laminate.
  • the viscous shear modulus G "i and the thermal conductivity ⁇ of the first elastomeric mixture Mi of the first axially outer sidewall layer are defined such that G" i is at most equal to 0.165. MPa, and ⁇ is at least equal to 0.190 W / mK.
  • the tire works with imposed deformations, and the viscous shear modulus controls the temperature level.
  • the composition of the first elastomeric mixture of the first sidewall layer is thus intended to minimize the value of the modulus of viscous shear with a value at most equal to 0.165 MPa.
  • the distribution of the respective thicknesses of the two flank layers is carried out so that the flank layer which has the lowest hysteresis, with a viscous shear modulus G "i maximum of 0.165 MPa and a maximum dynamic loss of 0.150, has the highest thickness and is positioned on the outside of the tire.
  • the corresponding thermal conductivity with a minimum value of 0.190 W / mK, allows transfer by conduction to the outer periphery of the tire, in addition to heat exchange flows thus ensuring the evacuation of heat and maintaining the temperature of the first sidewall layer at an appropriate temperature.
  • the electrical resistivity p 2 of the second elastomer mixture M 2 of the second layer of flank is less than or equal to 10 6 .cm, and its thermal conductivity ⁇ 2 is greater than the thermal conductivity of the mixture Mi of the pre first layer of flank.
  • the composition of the second elastomer mixture M 2 of this second sidewall layer must above all be electrically conductive.
  • the value of its electrical resistivity p 2 must be at most equal to 10 6 ⁇ lcm.
  • This second axially inner flank layer is relatively more hysteretic than the first axially outer flank layer, with a viscous shear modulus G " 2 of 0.3 MPa, but its volume is significantly smaller with a thickness corresponding to the minimum value between 3. mm and one-tenth of the total thickness of the laminate
  • the level of its thermal conductivity of at least 0.240 W / mK promotes the transfer of heat from the carcass reinforcement to the first axially outer sidewall layer.
  • the electrical resistivities p 2 and p 3, respectively, of the elastomeric mixtures M 2 of the second sidewall layer and M 3 of the tread flange are less than or equal to 10 6 cm -1, such that the bead layer, the elastomeric coating mixture of the carcass layer, the second sidewall layer and the tread flange constitute a preferred conductive path of the electric charges between the rim and the ground when the tire is riding on his rim and crushed on the ground.
  • the second sidewall layer is in contact with an upper end, radially outer, with a tread wing on a length L at least equal to 10 mm.
  • the second sidewall layer is in contact with a low end, radially inner, with the elastomeric carcass layer coating mixture over a length Lb at least equal to 10 mm.
  • the objective of obtaining an electrically conductive tire results from the proper operation of the evacuation path of the electrostatic charges.
  • the interfaces of the various constituents of the electrostatic charge evacuation path must be in close contact over a length of at least 10 mm, so as to always guarantee the continuity of the electrostatic charge evacuation path to take account of the tolerances. Manufacturing.
  • the thermal conductivity ⁇ 2 of the elastomer mixture of the second flank layer is greater than or equal to 0.240 W / mK.
  • the elastomeric mixture M3 of the tread wing advantageously has an elastic shear modulus G '3 at least equal to 1.4 MPa. Indeed, the elastomeric mixture M 3 of the tread wing is in contact with the ground, and therefore must be compatible with the requirements of adhesion and wear performance, because the elastomeric mixture M3 is stressed in circumferential and transverse shears.
  • the elastomeric mixture M3 of the tread wing further advantageously has a thermal conductivity ⁇ 3 at least equal to 0.240 W / m.K, ensuring the conduction of heat from the inside of the tire to its running surface.
  • the heat dissipation is effected by conduction in the running surface in contact with the ground, and by convection on the outer periphery of the tire not in contact with the ground, via the surfaces delimited by the tire tread pattern. .
  • the third elastomer mixture M3 of at least one tread flange is an electrically conductive rubber composition based on at least one polyisoprene; a crosslinking system, and at least one reinforcing filler comprising carbon black, characterized by a BET surface area of at least 110 m 2 / g and a content of at least 30 phr and at most equal to 80 phr .
  • the tread flanges are made of an elastomeric mixture intended to be in contact with the ground. In addition to the expected electrical properties, the composition of the Elastomeric compound must be compatible with the tire performance and adhesion performance requirements.
  • the tread flanges thus have a thickness sufficient to be in contact with the ground throughout the life of the tire.
  • the reinforcing fillers of this elastomeric mixture are in sufficient quantity, with a carbon black content of 30 to 80 phr, and of suitable quality, with a BET surface area greater than 110 m 2 / g, to guarantee its electrical conductivity.
  • the BET specific surface area of the carbon blacks is measured according to the D6556-10 standard [multipoint method (at least 5 points) - gas: nitrogen - relative pressure range ⁇ / ⁇ 0: 0.1 to 0.3].
  • the thermal conductivity is simultaneously adjusted to a level sufficient to ensure the transfer of heat by conduction to the running surface of the tire. For example, a thermal conductivity value of 0.240 W / mK is appropriate.
  • the thermal transfer of the heat of the tread is also achieved by convection at the outer surface of the tire which is not in contact with the ground.
  • the two tread flanges are constituted by such an elastomeric mixture, but, if a single tread wing is constituted by such an elastomeric mixture, the desired technical effect is also present.
  • the solution proposed by the invention is still valid for tires which have a non-symmetrical tread with respect to the equatorial plane, with tread flanges made of different elastomeric mixtures. The presence of the electrostatic charge evacuation path on one side of the tire is a priori sufficient.
  • the second elastomer mixture M 2 of the second axially inner sidewall layer is an electrically conductive rubber composition based on at least one polyisoprene mixture. and polybutadiene, a crosslinking system, and a reinforcing filler comprising carbon black, characterized by a BET surface area at least equal to 80 m 2 / g and a rate of at least 40 phr and more than 60 pce.
  • the second axially inner sidewall layer has the main function of ensuring the continuity of the path of evacuation of electrostatic charges between the tread and the heel layer.
  • the composition of the elastomeric mixture must thus contain a quantity of reinforcing filler sufficient to guarantee the electrical conductivity. This property is obtained, for example, with a quantity of 40 to 60 phr of carbon black, combined with an elastomer based on a blend of polyisoprene and polybutadiene.
  • the carbon black fillers also have a BET surface area of at least 80 m 2 / g. In parallel, the thermal conductivity is improved and this layer of elastomeric mixture contributes to controlling the temperature level of the tire by promoting the evacuation of heat from the inside to the outside of the tire.
  • the first elastomeric mixture Mi of the first axially outer sidewall layer (21) has a rubber composition based on at least one polyisoprene blend, of synthetic rubber or synthetic polyisoprene, and polybutadiene, a crosslinking system, and a reinforcing filler, at an overall rate of at most 45 phr, and comprising carbon black, at a rate of at most equal to 5 phr, and most of the silica, at a rate of at least 20 phr and at most equal to 40 phr.
  • the composition of the elastomeric mixture must lead to a decrease in the hysteresis.
  • this decrease in hysteresis must be able to be achieved without deteriorating, in particular, the mechanical properties such as fatigue resistance and, more particularly, resistance to cracking.
  • the sidewalls of civil engineering tires are subjected to very strong stresses both in terms of bending deformation, aggression, and thermal. These static or dynamic stresses prolonged flanks, in the presence of ozone, show cracks or cracks more or less marked whose propagation under the effect of stress can cause significant damage to the flank concerned.
  • the fourth elastomer mixture M 4 of the central tread portion is a rubber composition based on at least one diene elastomer, a crosslinking system, and a reinforcing filler comprising carbon black, characterized by a BET surface area at most equal to 115 m 2 / g and at a rate at most equal to 40 phr, and silica, at a rate at most equal to 20 phr.
  • the mixture of elastomer and carbon black is obtained beforehand by the liquid route.
  • the tread In a tire of civil engineering, the tread is about 40% of the total volume of gum, and is, in fact, the main source of hysteresis.
  • one of the solutions is to obtain elastomeric mixtures of very low hysteresis to limit the temperature level.
  • the composition can focus on the reduction of the hysteresis, using, for example, reinforcing fillers in carbon black. carbon and silica in an elastomer obtained by the liquid route.
  • an elastomer in the form of latex has been used in the form of elastomer particles dispersed in water, and an aqueous dispersion of the filler, that is to say a dispersed filler. in water, commonly called "slurry".
  • a viscoelastic dynamic loss characterized by tg ( ⁇ max ) of the order of 0.06, measured at 100 ° C. and for a biasing frequency of 10 Hz is obtained.
  • the elastomeric mixture of the central portion of the tread has, for example, therefore, low hysteresis while having compatible properties for wear and adhesion performance.
  • the fourth elastomer mixture M 4 of the central portion of tread is a rubber composition based on at least one diene elastomer, a crosslinking system, and a reinforcing filler, at an overall level at most equal to 40 phr, and comprising carbon black, and silica.
  • This alternative composition of the elastomeric mixture of the central tread portion meets the same imperative to minimize hysteresis while retaining properties to ensure the performance of adhesion and wear.
  • the fourth elastomer mixture M 4 of the central portion of the tread is an electroconductive rubber composition.
  • base of at least one diene elastomer, a crosslinking system, and a reinforcing filler comprising carbon black characterized by a BET surface area of at least 120 m 2 / g and a level at least equal to 35 phr and at most equal to 80 phr, and silica, at a rate at most equal to 20 phr.
  • FIG. 1 schematically represents a tire 10 intended to be used on vehicles of the Dumper type.
  • Figures 2, 3, and 4 show the different possible configurations of the tread wings relative to the central portion.
  • the tire 10 comprises a radial carcass reinforcement 50, anchored in two beads 70, and returned, in each bead, around a rod 60.
  • Each bead 70 comprises a heel layer 71 for come in contact with a rim flange.
  • the carcass reinforcement 50 is generally formed of a single carcass layer consisting of metal cables embedded in an elastomeric coating mixture.
  • a crown reinforcement (not referenced), itself radially inner to a tread 30.
  • the tread 30 comprises, at each axial end, a portion of axial end or tread wing 31, axially external to a central portion of tread 32.
  • Each tread axial end portion 31 is connected to a bead 70 by a sidewall 20.
  • Each flank 20 consists of a laminate comprising two at least partly axially superimposed flank layers (21, 22) and having a total thickness E.
  • the first axially outer flank layer 21 has a thickness E 1 and the second flank layer 22, axially inner, has a thickness E 2 .
  • the thicknesses E 1 and E 2 respectively of the first and second sidewall layers 21 and 22, constituting the sidewall 20, are measured in the direction normal to the carcass reinforcement 50, defined by the axis 80, in the middle of the height of the flank.
  • the sidewall height of a Civil Engineering vehicle tire is standardized and defined, for example, in the ETRTO manual (European Tires and Rim Organization).
  • the measurement points correspond to the positions determined by the intersections of the axis 80 with the faces of said edge layers.
  • the thickness Ei of the first flank layer 21 is at least 0.9 times the total thickness E of the laminate
  • the thickness E 2 of the second flank layer 22 is at least equal to the minimum value between 3 mm and 0.1 times the total thickness E of the laminate.
  • the radially outer upper end 221 of the second axially inner flank layer 22 is advantageously in contact with the tread flange over a length L of at least 10 mm.
  • its bottom end 222, radially inner is also advantageously in contact with the elastomeric coating mixture of the carcass layer 50 over a length Lb of at least 10 mm.
  • the radially outer end of the first axially outer flank layer 21 is in contact with the second axially inner sidewall layer 22. Its low end, radially inner, is in contact with the heel layer 71.
  • the contact lengths are at least equal to 10 mm.
  • the high end, radially outer, of the tread wing 31 is in contact with the central portion of tread 32 over its entire thickness. Its low end, radially inner, is in contact with the second flank layer 22, axially inner, over a length at least equal to 10 mm.
  • the objective is to ensure a permanent contact between the electrically conductive elastomeric mixtures, two by two, to ensure the continuity of the electrostatic discharge path, taking into account manufacturing tolerances.
  • Figure 2 shows a tread symmetrical with respect to the equatorial plane comprising two axial end portions or tread flanges axially separated by a central portion.
  • the inner end of the tread wing in the axial direction, is located at a given distance Li with respect to the equatorial plane.
  • the other outer end of the tread wing still in the axial direction, is positioned at a distance of L 2 from the same equatorial plane.
  • the reference 100 of FIG. 2 represents the outside of the vehicle when the tire is mounted on this vehicle and the reference 110 the inside of the vehicle.
  • Figures 3 and 4 show a non-symmetrical tread with respect to the equatorial plane.
  • the tread wing is positioned only on the side Vehicle exterior (reference 100), and in Figure 4, it is positioned only vehicle interior side (reference 110).
  • the invention has been more particularly studied on a vehicle tire type Dumper, size 59/80 R63, comprising, in accordance with the invention, comprises a flank consisting of two layers of flank, and a strip tread comprising two tread wings axially separated by a central portion.
  • results calculated on the tire made according to the invention are compared with those obtained on a reference tire of the same dimension, comprising a sidewall consisting of a single sidewall layer, and a tread in one part.
  • the elastomeric mixtures associated with the sidewall and the tread of the reference tire are of standard composition for those skilled in the art.
  • the inventors have established the link between the chemical composition of the elastomeric mixtures and the physical parameters such as electrical resistivity, thermal conductivity, and viscoelastic loss.
  • the thermal conductivity curves are represented as a function of the amount of reinforcing fillers in phr. These curves show that the elastomeric mixture of the first axially outer sidewall layer loaded with silica is optimized for hysteresis, but with a relatively lower thermal conductivity than the elastomeric mixture of the second axially inner sidewall layer loaded with carbon black. for which the property of electrical conductivity is preferred.
  • thermal conductivity of the elastomeric mixture for a given charge rate, for example carbon black, it is possible to predict the value of the thermal conductivity of the elastomeric mixture.
  • the thermal conductivities are measured at room temperature from 23 ° C to 25 ° C. The dependence of the thermal conductivity on the temperature is not taken into account here.
  • the inventors have determined the composition of the elastomeric mixtures constituting the flank layers, finding a compromise between the following physical parameters:
  • Table 2 groups the physical parameters of the elastomeric mixtures, on specimens and resulting from the chemical composition choices:
  • the amount of elastomeric mixture of the tread band is about 35% to 40% of the total mass of elastomeric tire mixtures.
  • the tread is thus one of the main sources of hysteresis, and therefore it contributes greatly to the increase in temperature of the tire. Therefore, the elastomeric mixture M 4 of the central portion of the tread is designed to have a low hysteresis with a dynamic viscoelastic loss of the order of 0.06, measured at a temperature of 100 ° C, and at a frequency of 10 Hz.
  • the elastomer mixture M 4 of the central portion of the tread has a composition which comprises at least one diene elastomer and a reinforcing filler consisting of carbon black and silica, so that the carbon black has a level at most equal to 40 phr and a BET surface area at most equal to 1 15m 2 / g and the silica has a rate at most equal to 20 phr.
  • the elastomer and carbon black mixture is preferably obtained beforehand by a liquid route.
  • the central tread portion is electrically insulating.
  • the evacuation of the electrostatic charges is then performed according to the conduction path defined by the invention which passes through the tread flanges in contact with the ground and which are always electrically conductive.
  • the overall load ratio being 45 phr, with 35 phr of carbon black and 10 phr of silica, guarantees an electrical resistivity less than or equal to 10 6 . cm, and a suitable thermal conductivity.
  • the thermal conductivity of the tread flange is equal to 0.240 W / mK.
  • the same elastomer blend M3 is used for both tread flanges positioned at both ends of the tread, but the invention still remains valid if different materials are used.
  • the condition imposed is to have at least one of the two axial ends of the tread, an elastomeric mixture with an electrical resistivity less than or equal to 6 6 cm.
  • the mass of elastomeric sidewall mixtures is of the order of 15% of the total mass of tire mixtures.
  • the option chosen by the inventors is to have a laminate of two flank layers to ensure both a low hysteresis and an electrical conductivity less than or equal to 10 6 .cm.
  • At the first axially outer and thickest flank layer is associated a low hysteresis elastomeric blend with a viscous shear modulus of 0.125 MPa.
  • the second flank layer axially inner, corresponds an elastomeric electro-conductive mixture, with an electrical resistivity of the order of 10 4'4 .cm.
  • the reference tire is electrically conductive with an average operating temperature of the order of 90.4 ° C.
  • the finite element calculations confirm the electrically insulating nature of the first axially outer sidewall layer and the central portion of the tread.
  • the tread wing in contact with the ground and the second layer of flank, axially inner, are however conductive electricity.
  • Evaluation of the electrical potential confirms the conduction path with electrical resistivity levels ranging from 10 4 cm to 10 6 cm -1 for the elastomeric mixtures constituting the electrostatic charge evacuation path.
  • the viscoelastic loss sources were halved in the sidewall of the tire, and in the tread, the decrease is also significant.
  • the calculation of the temperature field of the tire of the invention gives an average level of 92 ° C., which corresponds to a difference of 8% with respect to the reference tire. . This difference is sufficient for a significant improvement in the endurance of the tire of the invention by extending its service life by about 30%.
  • the invention has been presented for a tire for civil engineering vehicle, but in reality it is extrapolable to other types of tire.

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Abstract

La présente invention concerne un pneumatique radial (10) pour véhicule lourd de type génie civil et, plus particulièrement, ses flancs (20), en vue de minimiser la température du pneumatique tout en garantissant sa conductivité électrique. La bande de roulement (30) comprend deux ailes de bande de roulement (31) et une portion centrale (32). Selon l'invention, la couche de talon (71), le mélange élastomérique d'enrobage de la couche de carcasse (50), la deuxième couche de flanc (22) et l'aile de bande de roulement (31) constituent un chemin conducteur préférentiel des charges électriques entre la jante et le sol lorsque le pneumatique est monté sur sa jante et écrasé sur le sol.

Description

FLANC DE PNEUMATIQUE POUR VEHICULE LOURD
DE TYPE GENIE CIVIL
[0001] La présente invention concerne un pneumatique radial, destiné à équiper un véhicule lourd de type génie civil et, plus particulièrement, les flancs d'un tel pneumatique. [0002] Un pneumatique radial pour véhicule lourd de type génie civil est destiné à être monté sur une jante dont le diamètre est au moins égal à 25 pouces, selon la norme de la European Tyre and Rim Technical Organisation ou ETRTO. Il équipe usuellement un véhicule lourd, destiné à porter des charges élevées et à rouler sur des sols agressifs, tels que des pistes recouvertes de pierres. [0003] De façon générale, un pneumatique ayant une géométrie de révolution par rapport à un axe de rotation, sa géométrie est décrite dans un plan méridien contenant son axe de rotation. Pour un plan méridien donné, les directions radiale, axiale et circonférentielle désignent respectivement les directions perpendiculaire à l'axe de rotation, parallèle à l'axe de rotation et perpendiculaire au plan méridien. [0004] Dans ce qui suit, les expressions «radialement intérieur», respectivement «radialement extérieur» signifient «plus proche », respectivement «plus éloigné de l'axe de rotation du pneumatique». Par «axialement intérieur», respectivement «axialement extérieur», on entend «plus proche», respectivement «plus éloigné du plan équatorial du pneumatique», le plan équatorial du pneumatique étant le plan passant par le milieu de la surface de roulement et perpendiculaire à l'axe de rotation.
[0005] On appelle extrémité haute d'un composant du pneumatique, l'extrémité radialement extérieure dudit composant. Inversement, on appelle extrémité basse, l'extrémité radialement intérieure dudit composant.
[0006] Un pneumatique comprend une bande de roulement, destinée à venir en contact avec un sol, dont les deux extrémités axiales sont reliées par l'intermédiaire de deux flancs à deux bourrelets assurant la liaison mécanique entre le pneumatique et la jante sur laquelle il est destiné à être monté.
[0007] Un pneumatique radial comprend en outre une armature de renforcement, constituée d'une armature de sommet, radialement intérieure à la bande de roulement, et d'une armature de carcasse, radialement intérieure à l'armature de sommet. [0008] L'armature de sommet d'un pneumatique radial comprend une superposition de couches de sommet s 'étendant circonférentiellement, radialement à l'extérieur de l'armature de carcasse. Chaque couche de sommet est constituée de renforts le plus souvent métalliques, parallèles entre eux et enrobés par un matériau polymérique de type élastomère ou mélange élastomérique.
[0009] L'armature de carcasse d'un pneumatique radial comprend habituellement au moins une couche de carcasse comprenant des renforts le plus souvent métalliques, enrobés par un mélange élastomérique. Une couche de carcasse comprend une partie principale, reliant les deux bourrelets entre eux et s 'enroulant généralement, dans chaque bourrelet, de l'intérieur vers l'extérieur du pneumatique autour d'un élément de renforcement circonférentiel le plus souvent métallique appelé tringle, pour former un retournement. Les renforts métalliques d'une couche de carcasse sont sensiblement parallèles entre eux et forment, avec la direction circonférentielle, un angle compris entre 85° et 95°.
[0010] Un flanc de pneumatique comprend au moins une couche de flanc constituée par un mélange élastomérique et s'étendant axialement vers l'intérieur du pneumatique à partir d'une face extérieure du pneumatique, en contact avec l'air atmosphérique. Au moins dans la zone de plus grande largeur axiale du pneumatique, le flanc s'étend axialement vers l'intérieur jusqu'à une couche de carcasse, axialement la plus extérieure de l'armature de carcasse.
[0011] Par mélange élastomérique, on entend un matériau élastomérique obtenu par mélangeage de ses divers constituants. Un mélange élastomérique comprend classiquement une matrice élastomérique comprenant au moins un élastomère diénique de type caoutchouc naturel ou synthétique, au moins une charge renforçante de type noir de carbone et/ou de type silice, un système de réticulation le plus souvent à base de soufre, et des agents de protection.
[0012] Un mélange élastomérique peut être caractérisé mécaniquement, en particulier après cuisson, par ses propriétés dynamiques, telles qu'un module de cisaillement dynamique G*= (G'2+G"2)1/2, où G' est le module de cisaillement élastique et G" le module de cisaillement visqueux, et une perte dynamique tgô=G"/G'. Le module de cisaillement dynamique G* et la perte dynamique tgô sont mesurés sur un viscoanalyseur de type Metravib VA4000, selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d'un échantillon de mélange élastomérique vulcanisé, ayant la forme d'une éprouvette cylindrique de 4 mm d'épaisseur et de 400 mm2 de section, soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz, avec un balayage en amplitude de déformation de 0,1% à 50% (cycle aller), puis de 50% à 0,1% (cycle retour), et à une température donnée, par exemple égale à 60 °C. Ces propriétés dynamiques sont ainsi mesurées pour une fréquence égale à 10 Hz, une déformation égale à 50% de l'amplitude de déformation crête-crête et une température pouvant être égale à 60°C ou 100°C. [0013] Un mélange élastomérique peut également être caractérisé par sa résistivité électrique qui caractérise l'aptitude du mélange à laisser les charges électriques se déplacer librement, et donc à permettre le passage d'un courant électrique. La résistivité électrique est généralement notée p, et son unité de mesure est en Ohm.mètre (Ω.ιη) mais il est usuel, dans le domaine du pneumatique, d'exprimer la mesure de la résistivité électrique en Ohm. centimètre ( .cm). Le test de mesure de la résistivité électrique est décrit, par exemple, dans la norme ASTM-D257. Une résistivité électrique de 1 Ω.ιη, ou de 102 Ώ .cm, correspond à la résistance au passage du courant électrique dans une portion cylindrique de mélange de 1 m de longueur et de 1 m2 de section. La conductivité électrique est l'inverse de la résistivité électrique, noté σ et vérifiant σ=1/ρ. Par la suite, on utilisera indifféremment, la conductivité électrique σ ou la résistivité électrique p, suivant le contexte, pour caractériser les propriétés électriques des mélanges.
[0014] On entend par matériau très faiblement conducteur de l'électricité ou résistant électriquement un matériau présentant une résistivité électrique supérieure à 108 D.cm. De même, on entend par matériau conducteur de l'électricité un matériau présentant une résistivité inférieure à 106 ïlcm. Ces matériaux peuvent être ou non des mélanges élastomériques.
[0015] Les propriétés de résistivité électrique des mélanges élastomériques sont directement liées à leur composition et en particulier à l'utilisation des charges renforçantes. Il est connu qu'une quantité de 35 à 45 pce (parties pour cent parties d'élastomère) de noir de carbone est suffisante pour conférer à un mélange élastomérique une résistivité suffisante pour évacuer les charges électrostatiques.
[0016] Il est également connu qu'une combinaison de charges renforçantes de type noir de carbone et de type silice, dans des proportions appropriées, favorise l'obtention d'un compromis de performances entre la résistance au roulement et l'endurance du pneumatique, en abaissant le niveau de température. Toutefois, si la quantité de noir de carbone est inférieure à 35 pce, le mélange élastomérique est électriquement isolant. [0017] A titre d'illustration, un mélange élastomérique de bande de roulement avec une charge renforçante comprenant au moins 40 pce de silice, et au plus 10 pce de noir de carbone a une résistivité électrique de l'ordre de 1012 .cm.
[0018] Par ailleurs, la conductivité ou conductibilité thermique d'un matériau est une grandeur physique qui caractérise l'aptitude d'un matériau à permettre un transfert thermique par conduction. Elle représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et de temps, sous un gradient de température de 1 degré Kelvin ou 1 degré Celsius et par mètre. Dans le Système international d'unités, la conductivité thermique est exprimée en watt par mètre. Kelvin
Figure imgf000006_0001
[0019] Ainsi une conductivité thermique de 1 W-rrf 1 -K 1 représente la quantité de chaleur qui se propage à travers un matériau par conduction thermique, à travers une surface de 1 m2, sur une distance de 1 m. La mesure de la conductivité thermique sur une éprouvette de mélange élastomérique est décrite, par exemple, dans la norme ASTM-F433.
[0020] Tout comme pour la conductivité électrique, la conductivité thermique est directement liée à la composition des mélanges élastomériques. Le transfert thermique par conduction se fait grâce aux charges renforçantes. Ainsi, à titre d'illustration, un mélange élastomérique de bande de roulement comprenant une charge renforçante comprenant au moins 40 pce de silice et au plus 10 pce de noir de carbone est un mélange électriquement isolant, et doté d'une faible conductivité thermique. [0021] Dans le but d'améliorer la résistance au roulement et donc de réduire la consommation de carburant, les pneumatiques du marché comportent souvent des mélanges élastomériques comprenant majoritairement des charges renforçantes non conductrices de l'électricité telles que la silice, ou encore des mélanges élastomériques faiblement chargés en charge renforçante électriquement conductrice telle que le noir de carbone. [0022] L'usage de ces mélanges élastomériques s'est ainsi largement développé pour la réalisation de bandes de roulement, compte tenu des avantages procurés par de tels mélanges pour améliorer également les performances relatives à l'adhérence sur sol sec, humide ou verglacé, la résistance à l'usure ou encore le bruit de roulement. Ce type de pneumatique est décrit à titre illustratif dans la demande de brevet européen EP- 501 227. [0023] Toutefois l'utilisation de ces mélanges élastomériques s'est accompagnée d'une difficulté liée à l'accumulation d'électricité statique lors du roulage du véhicule, et à l'absence d'écoulement de ces charges vers le sol en raison de la très grande résistivité des mélanges élastomériques constituant ladite bande de roulement. L'électricité statique ainsi accumulée dans un pneumatique est susceptible de provoquer, lorsque certaines conditions particulières sont réunies, un choc électrique à l'occupant d'un véhicule, lorsqu'il est amené à toucher la carrosserie du véhicule. Cette électricité statique est, en outre, susceptible d'accélérer le vieillissement du pneumatique en raison de l'ozone générée par la décharge électrique. Elle peut également être à l'origine, en fonction de la nature du sol et du véhicule, d'un mauvais fonctionnement de la radio embarquée dans le véhicule en raison des interférences qu'elle génère. [0024] C'est la raison pour laquelle de nombreuses solutions techniques ont été proposées pour permettre l'écoulement des charges électriques entre le sommet du pneumatique et le sol.
[0025] Cependant, ces solutions techniques connues consistent le plus souvent à relier la bande de roulement à une portion du pneumatique, telle que le flanc, une couche d'armature de sommet ou une couche d'armature de carcasse, et qui présente des propriétés de conduction de l'électricité. Les charges électriques sont donc évacuées vers le sol depuis la jante, reliée au véhicule, en traversant successivement le bourrelet du pneumatique en contact avec la jante, les flancs et plus particulièrement les mélanges élastomériques d'enrobage des renforts de couche de carcasse ou au moins un mélange élastomérique de flanc, et enfin l'armature de sommet et la bande de roulement.
[0026] L'étude thermomécanique d'un pneumatique pour véhicule de génie civil montre que les pertes viscoélastiques des mélanges élastomériques sont des sources de chaleur dont l'intensité dépend du volume des mélanges élastomériques et des déformations qu'ils subissent. Cette chaleur qui est générée quand le pneumatique est en mouvement est évacuée dans l'environnement plus ou moins rapidement en fonction des valeurs de conductivité thermique de chaque matériau du pneumatique. Pour un mélange élastomérique, quand sa conductivité thermique est trop faible, la chaleur s'accumule et conduit à sa bakélisation. Le pneumatique perd alors ses propriétés élastiques, ce qui est défavorable à son utilisation.
[0027] Ainsi, l'optimisation de l'endurance d'un pneumatique pour véhicule de génie civil nécessite de maintenir la température de fonctionnement à un niveau approprié. La maîtrise du niveau de température dépend de la composition des mélanges élastomériques, et notamment de la quantité de charges renforçantes. In fine, l'optimisation de l'endurance du pneumatique conduit à un problème couplé où les paramètres physiques enjeu sont le module de cisaillement visqueux, ou la perte viscoélastique, qui est directement en lien avec les sources de chaleur viscoélastiques, la conductivité thermique qui pilote la conduction de la chaleur dans les mélanges élastomériques, et la conductivité électrique qui doit être à un niveau suffisant pour l'évacuation des charges électrostatiques.
[0028] Dans un pneumatique pour véhicule de génie civil, la bande de roulement représente environ 35% à 40% du volume total de gomme du pneumatique, et les flancs environ 15% de ce même volume. La bande de roulement subissant les efforts de cisaillement du sol est le siège de déformations de forte amplitude. Quant aux flancs qui sont soumis à des cycles de flexions pendant l'utilisation du pneumatique, les déformations de cisaillement sont également importantes. Les inventeurs se sont donc focalisés sur ces deux zones de fortes sollicitations mécaniques pour déterminer les compositions optimales des mélanges élastomériques pour répondre au compromis de performances recherché entre niveau thermique minimal et aptitude à évacuer les charges électrostatiques. [0029] Les inventeurs se sont ainsi donnés pour objectif d'améliorer l'endurance d'un pneumatique pour véhicule de génie civil en limitant sa température moyenne de fonctionnement à un niveau approprié d'environ 92°C, tout en garantissant sa capacité à être électro-conducteur, c'est-à-dire à évacuer les charges électrostatiques.
[0030] Cet objectif a été atteint par un pneumatique pour véhicule lourd de type génie civil comprenant :
- une bande de roulement comprenant deux portions d'extrémités axiales ou ailes de bande de roulement axialement séparées par une portion centrale;
- deux flancs reliant les ailes de bande de roulement à deux bourrelets, destinés à entrer en contact avec une jante de montage par l'intermédiaire d'une couche de talon en mélange élastomérique électro conducteur;
- chaque flanc étant axialement extérieur à une armature de carcasse comprenant au moins une couche de carcasse constituée de renforts métalliques enrobés dans un mélange élastomérique d'enrobage électro conducteur;
- chaque flanc consistant en un stratifié comprenant au moins deux couches de flanc au moins en partie axialement superposées et ayant une épaisseur totale E ;
- la première couche de flanc, la plus axialement extérieure, ayant une épaisseur Ei et étant constituée d'un premier mélange élastomérique Mi ; - le premier mélange élastomérique Mi ayant un module de cisaillement visqueux G"iet une conductivité thermique λι;
- la deuxième couche de flanc, la plus axialement intérieure, ayant une épaisseur E2 et étant constituée d'un deuxième mélange élastomérique M2 ;
- le deuxième mélange élastomérique M2 ayant un module de cisaillement visqueux G"2, une conductivité thermique λ2 et une résistivité électrique p2;
- chaque aile de bande de roulement étant constituée d'un troisième mélange élastomérique M3 ayant un module de cisaillement dynamique élastique G'3 et une résistivité électrique p3;
- l'épaisseur Ei de la première couche de flanc étant au moins égale à 0.9 fois l'épaisseur totale E du stratifié ;
- l'épaisseur E2 de la deuxième couche de flanc étant au moins égale à la valeur minimale entre 3 mm et 0.1 fois l'épaisseur totale E du stratifié ;
- le premier mélange élastomérique Mi de la première couche de flanc ayant un module de cisaillement visqueux G"i au plus égal à 0.165 MPa et une conductivité thermique λι au moins égale à 0.190 W/m.K ;
- le deuxième mélange élastomérique M2 de la deuxième couche de flanc ayant un module de cisaillement visqueux G"2 au plus égal à 0.3 MPa et une conductivité thermique λ2 supérieure à la conductivité thermique λι du mélange Mi de la première couche de flanc ;
- et les résistivités électriques p2 et p3 respectivement du deuxième mélange élastomérique M2 de la deuxième couche de flanc et du troisième mélange élastomérique M3 de l'aile de bande de roulement sont au plus égales à 106 .cm, de telle sorte que la couche de talon, le mélange élastomérique d'enrobage de la couche de carcasse, la deuxième couche de flanc et l'aile de bande de roulement constituent un chemin conducteur préférentiel des charges électriques entre la jante et le sol lorsque le pneumatique est monté sur sa jante et écrasé sur le sol.
[0031] L'idée essentielle de l'invention est d'optimiser simultanément la conception des flancs du pneumatique et celle de sa bande de roulement qui est divisée en trois portions : une portion centrale, et deux ailes de bande de roulement situées axialement de part et d'autre de la partie centrale. Chaque flanc est constitué d'un stratifié de deux couches de mélanges élastomériques axialement superposées. L'invention porte à la fois sur la géométrie, et les propriétés physiques des mélanges élastomériques de la bande de roulement et du stratifié du flanc en deux couches.
[0032] Selon l'invention, concernant la géométrie, l'épaisseur Ei de la première couche de flanc axialement extérieure est au plus moins à 0.9 fois l'épaisseur totale E du stratifié, et l'épaisseur E2 de la deuxième couche de flanc axialement intérieure est au moins égale à la valeur minimale entre 3 mm et 0.1 fois l'épaisseur totale E du stratifié.
[0033] Le flanc est constitué d'une première couche de mélange élastomérique, la plus axialement extérieure, destinée à être en contact de l'air atmosphérique. Pour un pneumatique de génie civil, cette première couche a une épaisseur Ei relativement forte, typiquement de l'ordre de 35 mm. La deuxième couche de flanc, la plus axialement intérieure, est en contact avec le mélange élastomérique d'enrobage de la couche de carcasse, et a une épaisseur E2 relativement faible au plus égale à la valeur minimale entre 3 mm et 0.1 fois l'épaisseur totale E du stratifié. A la première couche de flanc, axialement extérieure, est associé un mélange élastomérique de basse hystérèse, alors que, pour la deuxième couche de flanc, axialement intérieure, le mélange élastomérique est optimisé par rapport à ses propriétés de résistivité électrique, et de conductivité thermique. Ce deuxième mélange élastomérique de la deuxième couche de flanc est un maillon du chemin d'évacuation des charges électrostatiques depuis l'aile de bande de roulement en contact avec le sol, via le mélange élastomérique d'enrobage de la couche de carcasse, jusqu'à la couche de talon du pneumatique qui est en contact avec la jante.
[0034] Il est à noter que, préférentiellement, le flanc est constitué par un stratifié comprenant uniquement deux couches de flanc, mais qu'un stratifié de plus de deux couches est également envisageable, ou encore un flanc unique en une seule couche d'élastomère à basse hystérèse suffisamment conducteur électriquement. Les mécanismes divulgués dans le présent document sont toutefois décrits dans le cas d'un stratifié à deux couches.
[0035] Egalement selon l'invention, le module de cisaillement visqueux G"i et la conductivité thermique λι du premier mélange élastomérique Mi de la première couche de flanc, axialement extérieure, sont définis tel que G"i est au plus égal à 0.165 MPa, et λι est au moins égale à 0.190 W/m.K. [0036] Dans le flanc, le pneumatique travaille à déformations imposées, et le module de cisaillement visqueux pilote le niveau de température. La composition du premier mélange élastomérique de la première couche de flanc vise ainsi à minimiser la valeur du module de cisaillement visqueux avec une valeur au plus égale à 0.165 MPa. La répartition des épaisseurs respectives des deux couches de flanc est réalisée de manière à ce que la couche de flanc qui a la plus faible hystérèse, avec un module de cisaillement visqueux G"i maximal de 0.165 MPa et une perte dynamique maximale de 0.150, ait l'épaisseur la plus forte et soit positionnée du côté extérieur du pneumatique. La conductivité thermique correspondante, avec une valeur minimale de 0.190 W/m.K, permet le transfert par conduction vers la périphérie extérieur du pneumatique, en complément des flux d'échanges thermiques garantissant ainsi l'évacuation de la chaleur et le maintien de la température de la première couche de flanc à une température appropriée. [0037] Encore selon l'invention, la résistivité électrique p2 du deuxième mélange élastomérique M2 de la deuxième couche de flanc, est inférieure ou égale à 106 .cm, et sa conductivité thermique λ2 est supérieure à la conductivité thermique du mélange Mi de la première couche de flanc.
[0038] La composition du deuxième mélange élastomérique M2 de cette deuxième couche de flanc doit avant tout être électro-conductrice. La valeur de sa résistivité électrique p2 doit être au plus égale à 106 ïlcm. Cette deuxième couche de flanc axialement intérieure est relativement plus hystérétique que la première couche de flanc axialement extérieure, avec un module de cisaillement visqueux G"2 de 0.3 MPa. Mais son volume est signifïcativement plus petit avec une épaisseur correspondant à la valeur minimale entre 3 mm et le dixième de l'épaisseur totale du stratifié. Compte tenu de la valeur de sa résistivité électrique, le niveau de sa conductivité thermique au moins égal à 0.240 W/m.K favorise le transfert de chaleur depuis l'armature de carcasse jusqu'à la première couche de flanc axialement extérieure.
[0039] Toujours selon l'invention, les résistivités électriques p2 et p3 respectivement des mélanges élastomériques M2 de la deuxième couche de flanc et M3 de l'aile de bande de roulement sont inférieures ou égales à 106 ïlcm, de telle sorte que la couche de talon, le mélange élastomérique d'enrobage de la couche de carcasse, la deuxième couche de flanc et l'aile de bande de roulement constituent un chemin conducteur préférentiel des charges électriques entre la jante et le sol lorsque le pneumatique est monté sur sa jante et écrasé sur le sol. [0040] Avantageusement la deuxième couche de flanc est en contact par une extrémité haute, radialement extérieure, avec une aile de bande de roulement sur une longueur L au moins égale à 10 mm. [0041] Encore avantageusement la deuxième couche de flanc est en contact par une extrémité basse, radialement intérieure, avec le mélange élastomérique d'enrobage de couche de carcasse sur une longueur Lb au moins égale à 10 mm.
[0042] L'objectif d'obtenir un pneu électro-conducteur résulte du bon fonctionnement du chemin d'évacuation des charges électrostatiques. Les interfaces des divers constituants du chemin d'évacuation des charges électrostatiques doivent être en contact deux à deux sur une longueur d'au moins 10 mm, de manière à toujours garantir la continuité du chemin d'évacuation des charges électrostatiques pour tenir compte des tolérances de fabrication.
[0043] Selon les inventeurs, la conductivité thermique λ2 du mélange élastomérique de la deuxième couche de flanc est supérieure ou égale 0.240 W/m.K. Ainsi, en plus des propriétés de conductivité électrique attendues de ce mélange, avec ce niveau de conductivité thermique, il participe à évacuer la chaleur par conduction de l'intérieur du pneumatique vers l'extérieur.
[0044] Le mélange élastomérique M3 de l'aile de bande de roulement a avantageusement un module de cisaillement élastique G '3 au moins égal à 1.4 MPa. En effet, le mélange élastomérique M3 de l'aile de bande de roulement est en contact avec le sol, et, par conséquent, doit être compatible avec les exigences de performances d'adhérence et d'usure, car le mélange élastomérique M3 est sollicité en cisaillements circonférentiels et transversaux.
[0045] Le mélange élastomérique M3 de l'aile de bande de roulement a encore avantageusement une conductivité thermique λ3 au moins égale à 0.240 W/m.K, garantissant la conduction de la chaleur de l'intérieur du pneumatique vers sa surface de roulement. L'évacuation de la chaleur s'opère par conduction dans la surface de roulement en contact avec le sol, et par convection sur la périphérie externe du pneumatique non en contact avec le sol, par l'intermédiaire des surfaces délimitées par la sculpture du pneumatique.
[0046] Selon un mode de réalisation préféré de l'aile de bande de roulement, le troisième mélange élastomérique M3 d'au moins une aile de bande de roulement est une composition électro-conductrice de caoutchouc à base au moins de polyisoprène, d'un système de réticulation, et d'au moins une charge renforçante comprenant du noir de carbone, caractérisé par une surface BET au moins égale à 110 m2/g et par un taux au moins égal à 30 pce et au plus égal à 80 pce. [0047] Les ailes de bande de roulement sont constituées d'un mélange élastomérique destiné à être en contact avec le sol. En plus des propriétés électriques attendues, la composition du mélange élastomérique doit être compatible avec les exigences de performances d'adhérence et d'usure du pneumatique. Les ailes de bande de roulement ont ainsi une épaisseur suffisante pour être en contact avec le sol pendant toute la durée de vie du pneumatique. Les charges renforçantes de ce mélange élastomérique sont en quantité suffisante, avec un taux de noir de carbone de 30 à 80 pce, et de qualité appropriée, avec une surface BET supérieure à 110 m2/g, pour garantir sa conductivité électrique. De façon connue, la surface spécifique BET des noirs de carbone est mesurée selon la norme D6556-10 [méthode multipoints (au minimum 5 points) - gaz : azote - domaine de pression relative Ρ/Ρ0 : 0.1 à 0.3]. La conductivité thermique est simultanément ajustée à un niveau suffisant pour assurer le transfert de la chaleur par conduction vers la surface de roulement du pneumatique. Par exemple, une valeur de conductivité thermique égale à 0.240 W/m.K est appropriée. Le transfert thermique de la chaleur de la bande de roulement est également réalisé par convection au niveau de la surface externe du pneumatique qui n'est pas en contact avec le sol.
[0048] Préférentiellement les deux ailes de bande de roulement sont constituées par un tel mélange élastomérique, mais, si une seule aile de bande de roulement est constituée par un tel mélange élastomérique, l'effet technique recherché est également présent. En d'autres termes, la solution proposée par l'invention reste encore valable pour des pneumatiques qui auraient une bande de roulement non symétrique par rapport au plan équatorial, avec des ailes de bande de roulement constituées de mélanges élastomériques différents. La présence du chemin d'évacuation des charges électrostatiques sur un seul côté du pneumatique est a priori suffisante.
[0049] Selon un mode de réalisation préféré de la deuxième couche de flanc axialement intérieure, le deuxième mélange élastomérique M2 de la deuxième couche de flanc axialement intérieure est une composition électro-conductrice de caoutchouc à base au moins d'un mélange de polyisoprène et de polybutadiène, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante comprenant du noir de carbone, caractérisé par une surface BET au moins égale égale à 80 m2/g et par un taux au moins égal à 40 pce et au plus égal à 60 pce.
[0050] La deuxième couche de flanc axialement intérieure a pour fonction principale d'assurer la continuité du chemin d'évacuation des charges électrostatiques entre la bande de roulement et la couche de talon. La composition du mélange élastomérique doit ainsi contenir une quantité de charge renforçante suffisante pour garantir la conductivité électrique. Cette propriété est obtenue, par exemple, avec une quantité de 40 à 60 pce de noir de carbone, combiné avec un élastomère à base d'un mélange de polyisoprène et de polybutadiène. Les charges de noir de carbone ont par ailleurs une surface BET au moins égale à 80 m2/g. Parallèlement, la conductivité thermique s'en trouve améliorée et cette couche de mélange élastomérique participe à la maîtrise du niveau de température du pneumatique en favorisant l'évacuation de la chaleur de l'intérieur vers l'extérieur du pneumatique.
[0051] Selon un mode de réalisation préféré de la première couche de flanc axialement extérieure, le premier mélange élastomérique Mi de la première couche de flanc axialement extérieure (21) a une composition de caoutchouc à base d'au moins un coupage de polyisoprène, de caoutchouc naturel ou de polyisoprène de synthèse, et de polybutadiène, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante, à un taux global au plus égal à 45 pce, et comprenant du noir de carbone, à un taux au plus égal à 5 pce, et, majoritairement, de la silice, à un taux au moins égal à 20 pce et au plus égal à 40 pce.
[0052] Sur cette partie axialement extérieure du flanc, la composition du mélange élastomérique doit conduire à une diminution de l'hystérèse. Cependant cette baisse de l'hystérèse doit pouvoir être réalisée sans détériorer, en particulier, les propriétés mécaniques telles que la résistance à la fatigue et, plus particulièrement, la résistance à la fissuration. En effet, les flancs de pneumatique Génie Civil sont soumis à de très fortes sollicitations à la fois en termes de déformation en flexion, d'agressions, et de thermique. Ces sollicitations statiques ou dynamiques prolongées des flancs, en présence d'ozone, font apparaître des craquelures ou des fissures plus ou moins marquées dont la propagation sous l'effet des contraintes peut provoquer un dommage important du flanc concerné. Il est donc important que les mélanges élastomériques constituant les flancs de pneumatique, pour le Génie civil en particulier, présentent de très bonnes propriétés mécaniques, conférées en particulier par un taux élevé de charges renforçantes. [0053] Selon un premier mode de réalisation de la portion centrale de bande de roulement, constituée par un quatrième mélange élastomérique M4, le quatrième mélange élastomérique M4 de la portion centrale de bande de roulement est une composition de caoutchouc à base d'au moins un élastomère diénique, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante comprenant du noir de carbone, caractérisé par une surface BET au plus égale à 115m2/g et par un taux au plus égal à 40 pce, et de la silice, à un taux au plus égal à 20 pce. Avantageusement le mélange de l'élastomère et du noir de carbone est obtenu au préalable par voie liquide. [0054] Dans un pneumatique du génie civil, la bande de roulement représente environ 40% du volume total de gomme, et est, de fait, la principale source d'hystérèse. Pour améliorer l'endurance, une des solutions consiste à obtenir des mélanges élastomériques de très faible hystérèse pour limiter le niveau de température. En se libérant de la contrainte de résistivité électrique pour ce mélange élastomérique de la bande de roulement, en particulier dans sa portion centrale, la composition peut se focaliser sur la diminution de l'hystérèse, en utilisant, par exemple des charges renforçantes en noir de carbone et en silice dans un élastomère obtenu par voie liquide. Pour ce faire, on a fait appel à un élastomère sous forme de latex qui se présente sous forme de particules d'élastomère dispersées dans l'eau, et à une dispersion aqueuse de la charge, c'est-à-dire une charge dispersée dans de l'eau, couramment appelée « slurry ». Ainsi on obtient une perte dynamique viscoélastique caractérisée par tg (ômax) de l'ordre de 0.06, mesurée à 100°C et pour une fréquence de sollicitation de 10 Hz. Le mélange élastomérique de la portion centrale de bande de roulement a, par conséquent, une faible hystérèse tout en ayant des propriétés compatibles pour les performances d'usure et d'adhérence.
[0055] Selon un deuxième mode de réalisation de la portion centrale de bande de roulement, constituée par un quatrième mélange élastomérique M4, le quatrième mélange élastomérique M4 de la portion centrale de bande de roulement est une composition de caoutchouc à base d'au moins un élastomère diénique, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante, à un taux global au plus égal à 40 pce, et comprenant du noir de carbone, et de la silice.
[0056] Cette composition alternative du mélange élastomérique de la portion centrale de bande de roulement répond au même impératif de minimiser l'hystérèse tout en conservant des propriétés pour garantir les performances d'adhérence et d'usure.
[0057] Enfin, selon un troisième mode de réalisation de la portion centrale de bande de roulement, constituée par un quatrième mélange élastomérique M4, le quatrième mélange élastomérique M4 de la portion centrale de bande de roulement est une composition électroconductrice de caoutchouc à base d'au moins un élastomère diénique, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante comprenant du noir de carbone, caractérisé par une surface BET au moins égale à 120 m2/g et par un taux au moins égal à 35 pce et au plus égal à 80 pce, et de la silice, à un taux au plus égal à 20 pce.
[0058] La présence d'un chemin d'évacuation des charges électrostatiques telle que présentée par l'invention reste compatible avec l'utilisation dans la partie centrale de la bande de roulement d'un mélange élastomérique électro-conducteur. Les mélanges principalement chargés avec du noir de carbone dans des quantités de 30 à 80 pce, et avec une surface BET supérieure ou égale à 120 m2/g rentrent dans cette catégorie.
[0059] L'architecture du pneumatique selon l'invention sera mieux comprise en référence à la figure 1, non à l'échelle, qui représente une demi-coupe méridienne d'un pneumatique.
[0060] La figure 1 représente schématiquement un pneumatique 10 destiné à être utilisé sur des véhicules de type Dumper. Les figures 2, 3, et 4 représentent les différentes configurations possibles des ailes de bande de roulement par rapport à la portion centrale.
[0061] Sur la figure 1, le pneumatique 10 comprend une armature de carcasse radiale 50, ancrée dans deux bourrelets 70, et retournée, dans chaque bourrelet, autour d'une tringle 60. Chaque bourrelet 70 comprend une couche de talon 71 destinée à entrer en contact avec un rebord de jante. L'armature de carcasse 50 est généralement formée d'une seule couche de carcasse, constituée de câbles métalliques enrobés dans un mélange élastomérique d'enrobage. Radialement à l'extérieur de l'armature de carcasse 50 est positionnée une armature de sommet (non référencée), elle-même radialement intérieure à une bande de roulement 30. La bande de roulement 30 comprend, à chaque extrémité axiale, une portion d'extrémité axiale ou aile de bande de roulement 31, axialement extérieure à une portion centrale de bande de roulement 32. Chaque portion d'extrémité axiale de bande de roulement 31 est reliée à un bourrelet 70 par un flanc 20. [0062] Chaque flanc 20 consiste en un stratifié comprenant deux couches de flanc (21,22) au moins en partie axialement superposées et ayant une épaisseur totale E. La première couche de flanc 21, axialement extérieure, a une épaisseur Ei et la deuxième couche de flanc 22, axialement intérieure, a une épaisseur E2.
[0063] Les épaisseurs Ei et E2 respectivement des première et deuxième couches de flanc 21 et 22, constitutives du flanc 20, sont mesurées suivant la direction normale à l'armature de carcasse 50, définie par l'axe 80, au milieu de la hauteur du flanc. La hauteur de flanc d'un pneumatique pour véhicule de Génie Civil est normalisée et définie, par exemple, dans le manuel ETRTO (European Tyres and Rim Organisation). Les points de mesure correspondent aux positions déterminées par les intersections de l'axe 80 avec les faces desdites couches de flanc. [0064] Selon l'invention, l'épaisseur Ei de la première couche de flanc 21 est au plus moins à 0.9 fois l'épaisseur totale E du stratifié, et l'épaisseur E2 de la deuxième couche de flanc 22 est au moins égale à la valeur minimale entre 3 mm et 0.1 fois l'épaisseur totale E du stratifié.
[0065] L'extrémité haute 221, radialement extérieure, de la deuxième couche de flanc 22 axialement intérieure est avantageusement en contact avec l'aile de bande de roulement sur une longueur L au moins égale à 10 mm. De la même façon, son extrémité basse 222, radialement intérieure, est également avantageusement en contact avec le mélange élastomérique d'enrobage de la couche de carcasse 50 sur une longueur Lb au moins égale à 10 mm. [0066] De même, l'extrémité haute, radialement extérieure, de la première couche de flanc 21, axialement extérieure, est en contact avec la deuxième couche de flanc 22, axialement intérieure. Son extrémité basse, radialement intérieure, est en contact avec la couche de talon 71. Là aussi, les longueurs de contact sont au moins égales à 10 mm.
[0067] L'extrémité haute, radialement extérieure, de l'aile de bande de roulement 31 est en contact avec la portion centrale de bande de roulement 32 sur toute son épaisseur. Son extrémité basse, radialement intérieure, est en contact avec la deuxième couche de flanc 22, axialement intérieure, sur une longueur au moins égale à 10 mm.
[0068] L'objectif est d'assurer un contact permanent entre les mélanges élastomériques électro-conducteurs, deux à deux, pour garantir la continuité du chemin d'évacuation des charges électrostatiques, en tenant compte des tolérances de fabrication.
[0069] La figure 2 représente une bande de roulement symétrique par rapport au plan équatorial comprenant deux portions d'extrémités axiales ou ailes de bande de roulement axialement séparées par une portion centrale. L'extrémité intérieure de l'aile de bande de roulement, dans la direction axiale, est située à une distance donnée Li par rapport au plan équatorial. L'autre extrémité extérieure de l'aile de bande de roulement, toujours dans la direction axiale, est positionnée à une distance de L2 du même plan équatorial. La référence 100 de la figure 2 représente le côté extérieur du véhicule quand le pneu est monté sur ce véhicule et la référence 110 le côté intérieur du véhicule.
[0070] Les figures 3, et 4 représentent une bande de roulement non symétrique par rapport au plan équatorial. Sur la figure 3, l'aile de bande de roulement est positionnée seulement côté extérieur véhicule (référence 100), et sur la figure 4, elle est positionnée seulement côté intérieur véhicule (référence 110).
[0071] L'invention a été plus particulièrement étudiée sur un pneumatique pour véhicule de type Dumper, de dimension 59/80 R63, comprenant, conformément à l'invention, comprend un flanc constitué de deux couches de flanc, et d'une bande de roulement comprenant deux ailes de bande de roulement axialement séparées par une portion centrale.
[0072] Les résultats calculés sur le pneumatique réalisé suivant l'invention sont comparés à ceux obtenus sur un pneu de référence de même dimension, comprenant un flanc constitué d'une seule couche de flanc, et une bande de roulement en une seule partie. Les mélanges élastomériques associés au flanc et à la bande de roulement du pneumatique de référence, sont de composition standard pour l'homme du métier.
[0073] Les inventeurs ont établi le lien entre la composition chimique des mélanges élastomériques et les paramètres physiques tels que la résistivité électrique, la conductivité thermique, et la perte viscoélastique. A titre d'exemple, sur le graphique de la figure 5 en annexe, pour les deux mélanges élastomériques du flanc, sont représentées les courbes de conductivités thermiques en fonction de la quantité de charges renforçantes en pce. Ces courbes montrent que le mélange élastomérique de la première couche de flanc axialement extérieure chargée en silice est optimisée pour l'hystérèse, mais avec une conductivité thermique relativement plus faible que le mélange élastomérique de la deuxième couche de flanc axialement intérieure chargé en noir de carbone pour laquelle la propriété de conductivité électrique est privilégiée.
[0074] D'après la courbe de la figure 5, pour un taux de charge donné, par exemple en noir de carbone, il est possible de prédire la valeur de la conductivité thermique du mélange élastomérique. Les conductivités thermiques sont mesurées à température ambiante de 23°C à 25°C. La dépendance de la conductivité thermique par rapport à la température n'est pas prise en compte ici.
[0075] Les inventeurs ont déterminé la composition des mélanges élastomériques, constitutifs des couches de flanc, en trouvant un compromis entre les paramètres physiques suivants :
- La perte viscoélastique dynamique ou le module de cisaillement visqueux qui sont directement en lien avec les sources de chaleur viscoélastiques ; - La conductivité thermique qui pilote la conduction thermique de la chaleur dans les mélanges ;
- La conductivité électrique qui doit être à un niveau suffisant pour l'évacuation des charges électrostatiques. [0076] Dans l'exemple étudié, les compositions des mélanges élastomériques, issues de ce compromis, sont résumées dans le tableau 1 ci-dessous:
Figure imgf000019_0001
Tableau 1
* mélange élastomérique M4 obtenu par voie liquide
(2) silice « Zeosil 1165MP » commercialisée par la société Rhodia
(3) Huile TDAE « vivatec 500 » de la société Klaus Dahleke
[0077] Le tableau 2 regroupe les paramètres physiques des mélanges élastomériques, sur des éprouvettes et résultant des choix de composition chimique :
Figure imgf000020_0001
Tableau 2
[0078] Dans un pneumatique de génie civil, la quantité de mélange élastomérique de la bande roulement représente environ 35 > à 40%> de la masse totale de mélanges élastomériques du pneumatique. La bande de roulement est ainsi l'une des principales sources d'hystérèse, et donc elle contribue fortement à l'augmentation de température du pneumatique. Par conséquent, le mélange élastomérique M4 de la portion centrale de la bande de roulement est conçu pour avoir une basse hystérèse avec une perte viscoélastique dynamique de l'ordre de 0.06, mesurée à une température de 100° C, et à une fréquence de 10 Hz. [0079] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le mélange élastomérique M4 de la portion centrale de bande de roulement a une composition qui comprend au moins un élastomère diénique et une charge renforçante constituée de noir de carbone et de silice, de telle sorte que le noir de carbone ait un taux au plus égal à 40 pce et une surface BET au plus égale à 1 15m2/g et la silice ait un taux au plus égal à 20 pce.
Le mélange élastomère et noir de carbone est obtenu au préalable préférentiellement par voie liquide. Dans ce mode de réalisation, la portion centrale de bande de roulement est électriquement isolante. L'évacuation des charges électrostatiques est alors opérée selon le chemin de conduction définie par l'invention qui passe par les ailes de bande de roulement en contact avec le sol et qui sont toujours conductrices d'électricité.
[0080] Pour le mélange élastomérique M3 des ailes bande de roulement de roulement, le taux de charge global étant de 45 pce, avec 35 pce de noir de carbone et 10 pce de silice, garantit une résistivité électrique inférieure ou égale 106 .cm, et une conductivité thermique appropriée. Dans l'exemple traité ici, la conductivité thermique de l'aile de bande de roulement est égale à 0.240 W/m.K. Le même mélange élastomérique M3 est utilisé pour les deux ailes de bande de roulement positionnées aux deux extrémités de la bande de roulement, mais l'invention reste encore valable si des matériaux différents sont utilisés. La condition imposée est d'avoir au moins, à l'une des deux extrémités axiales de la bande de roulement, un mélange élastomérique avec une résistivité électrique inférieure ou égale 106 ïlcm. [0081] Dans un pneu pour véhicule de Génie Civil, la masse de mélanges élastomériques des flancs est de l'ordre de 15% de la masse totale de mélanges du pneumatique. L'option retenue par les inventeurs est d'avoir un stratifié de deux couches de flanc pour assurer à la fois une basse hystérèse et une conductivité électrique inférieure ou égale à 106 .cm. A la première couche de flanc, axialement extérieure et la plus épaisse, est associé un mélange élastomérique de basse hystérèse avec un module de cisaillement visqueux de 0.125 MPa. A la deuxième couche de flanc, axialement intérieure, correspond un mélange élastomérique électro-conducteur, avec une résistivité électrique de l'ordre de 104'4 .cm.
[0082] Les résultats sur pneumatiques ont été obtenus par des calculs par éléments finis pour déterminer les sources de chaleur viscoélastiques, la température et la résistivité électrique. [0083] Des calculs par éléments finis ont été réalisés sur les pneumatiques respectivement de l'invention et de référence. Les résultats de calculs, pour le pneumatique de référence, comprenant une seule couche de flanc (mélange M2), et une bande de roulement (mélange M3) en une seule partie, sont représentés ci-dessous dans le tableau 3 :
Figure imgf000022_0001
Tableau 3
[0084] Le pneumatique de référence est électriquement conducteur avec une température moyenne en fonctionnement de l'ordre de 90.4 °C.
[0085] Pour le pneumatique de l'invention, les résultats des calculs par éléments finis sont résumés dans le tableau 4 :
Figure imgf000022_0002
Tableau 4
[0086] Les calculs par éléments finis confirment le caractère électriquement isolant de la première couche de flanc, axialement extérieure, et de la portion centrale de bande de roulement. L'aile de bande de roulement en contact avec le sol et la deuxième couche de flanc, axialement intérieure, sont en revanche conductrices de l'électricité. L'évaluation du potentiel électrique confirme le chemin de conduction avec des niveaux de résistivité électrique allant de 104 .cm à 106 Ώ .cm pour les mélanges élastomériques constituant le chemin d'évacuation des charges électrostatiques. [0087] Pour le pneumatique de l'invention, par rapport au pneumatique de référence, les sources de perte viscoélastiques ont été divisées par deux dans le flanc du pneumatique, et dans la bande de roulement, la diminution est également significative.
[0088] En conséquence de la baisse des sources de perte viscoélastiques, le calcul du champ de température du pneumatique de l'invention donne un niveau moyen de 92°C, ce qui correspond à un écart de 8% par rapport au pneumatique de référence. Cet écart est suffisant pour une amélioration significative de l'endurance du pneumatique de l'invention en prolongeant sa durée de vie d'environ 30 %.
[0089] L'invention a été présentée pour un pneumatique pour véhicule de Génie Civil, mais en réalité elle est extrapolable à d'autres types de pneumatique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Pneumatique (10) pour véhicule lourd de type génie civil comprenant:
- une bande de roulement (30) comprenant deux portions d'extrémités axiales ou ailes de bande de roulement (31) axialement séparées par une portion centrale (32);
- deux flancs (20) reliant les ailes de bande de roulement (31) à deux bourrelets (70), destinés à entrer en contact avec une jante de montage par l'intermédiaire d'une couche de talon (71) en mélange élastomérique électro conducteur;
- chaque flanc (20) étant axialement extérieur à une armature de carcasse comprenant au moins une couche de carcasse (50) constituée de renforts métalliques enrobés dans un mélange élastomérique d'enrobage électro conducteur;
- chaque flanc (20) consistant en un stratifié comprenant au moins deux couches de flanc (21,22) au moins en partie axialement superposées et ayant une épaisseur totale E ;
- la première couche de flanc (21), la plus axialement extérieure, ayant une épaisseur Ei et étant constituée d'un premier mélange élastomérique Mi ;
- le premier mélange élastomérique Mi ayant un module de cisaillement visqueux G"iet une conductivité thermique λι;
- la deuxième couche de flanc (22), la plus axialement intérieure, ayant une épaisseur E2 et étant constituée d'un deuxième mélange élastomérique M2 ;
- le deuxième mélange élastomérique M2 ayant un module de cisaillement visqueux
G"2, une conductivité thermique λ2 et une résistivité électrique p2;
- chaque aile de bande de roulement (31) étant constituée d'un troisième mélange élastomérique M3 ayant un module de cisaillement dynamique élastique G'3 et une résistivité électrique p3;
caractérisé en ce que l'épaisseur Ei de la première couche de flanc (21) est au moins égale à 0.9 fois l'épaisseur totale E du stratifié, en ce que l'épaisseur E2 de la deuxième couche de flanc (22) est au moins égale à la valeur minimale entre 3 mm et 0.1 fois l'épaisseur totale E du stratifié, en ce que le premier mélange élastomérique Mi de la première couche de flanc (21) a un module de cisaillement visqueux G"i au plus égal à 0.165 MPa et une conductivité thermique λι au moins égale à 0.190 W/m.K, en ce que le deuxième mélange élastomérique M2 de la deuxième couche de flanc (22) a une résistivité électrique p2 inférieure ou égale à 106 .cm et une conductivité thermique λ2 supérieure à celle du mélange Mi de la première couche de flanc et en ce que les résistivités électriques p2 et p3 respectivement du deuxième mélange élastomérique M2 de la deuxième couche de flanc (22) et du troisième mélange élastomérique M3 de l'aile de bande de roulement (31) sont au plus égales à 106 .cm, de telle sorte que la couche de talon (71), le mélange élastomérique d'enrobage de la couche de carcasse (50), la deuxième couche de flanc (22) et l'aile de bande de roulement (31) constituent un chemin conducteur préférentiel des charges électriques entre la jante et le sol lorsque le pneumatique est monté sur sa jante et écrasé sur le sol.
2. Pneumatique selon la revendication 1, la deuxième couche de flanc (22) étant en contact par une extrémité haute (221), radialement extérieure, avec une aile de bande de roulement (31) sur une longueur L , dans lequel la longueur L est au moins égale à 10 mm.
3. Pneumatique selon l'une des revendications 1 ou 2, la deuxième couche de flanc (22) étant en contact par une extrémité basse (222), radialement intérieure, avec le mélange élastomérique d'enrobage de couche de carcasse (50) sur une longueur Lb, dans lequel la longueur Lb est au moins égale à 10 mm.
4. Pneumatique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel la conductivité thermique λ2 du mélange élastomérique de la deuxième couche de flanc est supérieure ou égale 0.240
W/m.K.
5. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le troisième mélange élastomérique M3 d'au moins une aile de bande de roulement (40) est une composition électro-conductrice de caoutchouc à base au moins de polyisoprène, d'un système de réticulation, et d'au moins une charge renforçante comprenant du noir de carbone, caractérisé par une surface BET au moins égale à 110 m2/g et par un taux au moins égal à 30 pce et au plus égal à 80 pce.
6. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le deuxième mélange élastomérique M2 de la deuxième couche de flanc axialement intérieure (22) est une composition électro-conductrice de caoutchouc à base au moins d'un mélange de polyisoprène et de polybutadiène, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante comprenant du noir de carbone, caractérisé par une surface BET au moins égale égale à 80 m2/g et par un taux au moins égal à 40 pce et au plus égal à 60 pce.
7. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le premier mélange élastomérique Mi de la première couche de flanc axialement extérieure (21) a une composition de caoutchouc à base d'au moins un coupage de polyisoprène, de caoutchouc naturel ou de polyisoprène de synthèse, et de polybutadiène, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante, à un taux global au plus égal à 45 pce, et comprenant du noir de carbone, à un taux au plus égal à 5 pce, et, majoritairement, de la silice, à un taux au moins égal à 20 pce et au plus égal à 40 pce.
8. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, la portion centrale de bande de roulement (32) étant constituée par un quatrième mélange élastomérique M4, dans lequel le quatrième mélange élastomérique M4 de la portion centrale de bande de roulement (32) est une composition de caoutchouc à base d'au moins un élastomère diénique, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante comprenant du noir de carbone, caractérisé par une surface BET au plus égale à 115m2/g et par un taux au plus égal à 40 pce, et de la silice, à un taux au plus égal à 20 pce.
9. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications de 1 à 7, la portion centrale de bande de roulement (32) étant constituée par un quatrième mélange élastomérique M4, dans lequel le quatrième mélange élastomérique M4 de la portion centrale de bande de roulement (32) est une composition de caoutchouc à base d'au moins un élastomère diénique, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante, à un taux global au plus égal à 40 pce, et comprenant du noir de carbone, et de la silice.
10. Pneumatique selon l'une quelconque des revendications de 1 à 7, la portion centrale de bande de roulement (30) étant constituée par un mélange élastomérique M4i dans lequel le quatrième mélange élastomérique M4 de la portion centrale de bande de roulement (32) est une composition électro-conductrice de caoutchouc à base d'au moins un élastomère diénique, d'un système de réticulation, et d'une charge renforçante comprenant du noir de carbone, caractérisé par une surface BET au moins égale à 120 m2/g et par un taux au moins égal à 35 pce et au plus égal à 80 pce, et de la silice, à un taux au plus égal à 20 pce.
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