WO2021094675A1 - Câble multi-torons à deux couches avec couche interne gainée à pénétrabilité améliorée - Google Patents

Câble multi-torons à deux couches avec couche interne gainée à pénétrabilité améliorée Download PDF

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WO2021094675A1
WO2021094675A1 PCT/FR2020/051996 FR2020051996W WO2021094675A1 WO 2021094675 A1 WO2021094675 A1 WO 2021094675A1 FR 2020051996 W FR2020051996 W FR 2020051996W WO 2021094675 A1 WO2021094675 A1 WO 2021094675A1
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cable
layer
strand
internal
outer layer
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Application number
PCT/FR2020/051996
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English (en)
Inventor
Alexandre GIANETTI
Marianna CHEVALLEY
Original Assignee
Compagnie Generale Des Etablissements Michelin
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Publication date
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    • D07B2207/40—Machine components
    • D07B2207/4072—Means for mechanically reducing serpentining or mechanically killing of rope

Definitions

  • the invention relates to multi-strand cables which can be used in particular for reinforcing tires, particularly tires for heavy industrial vehicles.
  • a tire with a radial carcass reinforcement comprises a tread, two inextensible beads, two sidewalls connecting the beads to the tread and a belt, or crown reinforcement, disposed circumferentially between the carcass reinforcement and the tread bearing.
  • This crown reinforcement comprises several plies of elastomeric composition, optionally reinforced by reinforcing elements such as cables or monofilaments, of the metallic or textile type.
  • the crown reinforcement generally comprises at least two superimposed crown plies, sometimes called working plies or crossed plies, of which the reinforcing elements, generally metallic, are arranged practically parallel to each other inside the 'a ply, but crossed from one ply to another, that is to say inclined, symmetrically or not, with respect to the median circumferential plane, by an angle which is generally between 10 ° and 45 °.
  • the working plies generally comprise reinforcing elements having a very low elongation so as to perform their function of guiding the tire.
  • the crown reinforcement can also include various other plies or layers of auxiliary elastomeric composition, of varying widths depending on the case, with or without reinforcing elements.
  • so-called protective plies responsible for protecting the rest of the belt from external attacks, perforations, or even so-called hooping plies comprising reinforcing elements oriented substantially in the circumferential direction (so-called zero plies degree), whether radially external or internal with respect to the working plies.
  • Protective plies generally include reinforcing elements having a high elongation so as to deform under the effect of a stress exerted by an indenter, for example a rock.
  • a working ply reinforcing element comprising a two-layer multi-strand wire rope as disclosed in the examples of WO2016051669 is known from the state of the art.
  • This cable comprises an inner layer of the cable consisting of an inner strand and an outer layer of the cable consisting of seven outer strands helically wound around the inner layer of the cable.
  • the inner strand comprises an inner layer of the strand consisting of two inner metal wires and an outer layer of the strand consisting of nine outer metal wires.
  • each outer strand comprises an inner layer of the strand consisting of three inner metal wires and an outer layer of the strand consisting of eight outer metal wires.
  • this type of tire is usually rolled over an uneven surface, sometimes leading to perforations in the tread.
  • These perforations allow the entry of corrosive agents, for example air and water, which oxidize the metal reinforcing elements of the crown reinforcement, in particular of the crown plies, and considerably reduce the life of the tire. .
  • One solution for increasing the life of the tire is to fight against the propagation of these corrosive agents. It is thus possible to provide for covering each metal wire with an elastomeric composition during the manufacture of the cable. During this process, the elastomeric composition present penetrates into the capillaries present between each layer of each strand and thus prevents the propagation of corrosive agents. Such cables, generally called cables gummed in situ, are well known in the state of the art.
  • Another solution to increase the life of the tire is to increase the breaking force of the cable. Generally, the breaking force is increased by increasing the diameter of the wires constituting the cable and / or the number of wires and / or the unit resistance of each wire.
  • the object of the invention is a cable having improved penetrability of its outer strands and better accessibility of the inner strand by the elastomer composition compared to the cable of application WO2016051669, thus making it possible to reduce the entry and the propagation. corrosive agents in and along the cable without degrading the breaking force of the cable.
  • the invention relates to a two-layer multi-strand cable which comprises:
  • an internal layer of the cable made up of K> 1 internal strand (s), the or each internal strand being in two layers and comprising:
  • the outer layer of the or each inner strand is desaturated so that the sum SI3 of the interwire distances 13 of the outer layer of the or each inner strand is greater than or equal to the diameter d3;
  • the cable is obtained by a process comprising:
  • Any interval of values designated by the expression “between a and b” represents the domain of values ranging from more than a to less than b (that is to say limits a and b excluded) while any interval of values designated by the expression “from a to b” signifies the range of values going from the limit “a” to the limit “b”, that is to say including the strict limits “a” and “b ".
  • the helix radius R2 of the outer layer of the cable is the radius of the theoretical circle passing through the centers of the outer strands of the outer layer in a plane perpendicular to the axis of the cable.
  • the diameter of a strand is the diameter of the smallest circle in which the strand is circumscribed.
  • a layer of desaturated threads is such that there is sufficient space between the metal threads so as to allow the passage of an uncrosslinked elastomer composition.
  • the outer layer of each strand is desaturated which means that the metal wires of the outer layer do not touch each other and that there is sufficient space between two adjacent external metal wires allowing the passage of an elastomer composition, that is to say such that the sum of the interwire distances is greater than or equal to the diameter of the wire.
  • the interwire distance of a layer is defined, on a section of the cable perpendicular to the main axis of the cable, as the shortest distance which separates, on average, two adjacent threads of the diaper.
  • the interwire distance is calculated by dividing the sum of the interwire distances by the number of spaces separating the son of the layer. In other words, a layer can be desaturated when the interwire distance is greater than or equal to 5 ⁇ m.
  • the interwire distance I3 of the outer layer of the or each inner strand is greater than or equal to 15 ⁇ m, more preferably greater than or equal to 35 ⁇ m, even more preferably greater than or equal to 50 ⁇ m and very preferably greater than or equal to 60 ⁇ m.
  • the interwire distance I3 'of the outer layer of each outer strand is greater than or equal to 15 ⁇ m, more preferably greater than or equal to 35 ⁇ m, even more preferably greater than or equal to 50 ⁇ m and very preferably greater than or equal to 60 ⁇ m.
  • the interwire distance of the outer layer of each strand is less than or equal to 100 ⁇ m.
  • a saturated layer of threads is such that there is not enough space between the metal threads so as to allow the passage of an elastomer composition, that is to say such that the sum of the inter-wire distances is strictly less than the diameter of the wire.
  • the cable has two layers of strands, that is to say it comprises an assembly made up of two layers of strands, neither more nor less, that is to say that the assembly has two layers of strands, not one, not three, but only two.
  • elastomer composition or elastomeric composition is meant that the composition comprises at least one elastomer or one rubber (the two terms being synonymous) and at least one other component.
  • the inner layer of the cable is surrounded by an elastomeric composition having a thickness G and then surrounded by an outer layer.
  • the cable according to the invention has improved penetrability compared to a cable of the examples of WO2011000963 which is not penetrated due to the absence of an elastomeric composition between the inner layer and the outer layer.
  • the inventors behind the invention hypothesize that this initial ratio R2 / Rt ranging from 1.02 to 1.25 makes it possible to have a sufficient thickness of elastomeric composition allowing it to infiltrate into the internal strand and to fill the gaps.
  • the desaturation of the outer layers allows the elastomer composition to penetrate on the one hand, between the outer strands and, on the other hand, between the outer strands and the inner strand (s) allowing thus pushing the elastomeric composition resulting from the sheath into the internal strand (s) in order to penetrate the central capillary.
  • a final step making it possible to bring the outer strands closer to the inner layer, it is thus possible to reduce the diameter of the cable while making it very well penetrated.
  • the or each internal strand has cylindrical layers.
  • each outer strand has cylindrical layers.
  • the or each internal strand and each external strand have cylindrical layers. It is recalled that such cylindrical layers are obtained when the different layers of a strand are wound at different pitches and / or when the winding directions of these layers are different from one layer to another.
  • a strand with cylindrical layers is very strongly penetrable unlike a strand with compact layers in which the pitches of all the layers are equal and the winding directions of all the layers are identical, which has a much lower penetrability.
  • the pitch of a strand represents the length of this strand, measured parallel to the axis of the cable, at the end of which the strand having this pitch makes a complete turn around said axis of the cable. cable.
  • the pitch of a wire represents the length of this wire, measured parallel to the axis of the strand in which it is located, at the end of which the wire having this pitch makes a complete turn around said axis of the strand.
  • the direction of winding of a layer of strands or wires is understood to mean the direction formed by the strands or wires with respect to the axis of the cable or strand.
  • the direction of winding is commonly designated by the letter either Z or S.
  • the strands do not undergo preformation.
  • the cable is metallic.
  • metallic cable is meant by definition a cable formed of wires consisting mainly (that is to say for more than 50% of these wires) or entirely (for 100% of the wires) of a metallic material.
  • Such a metallic cable is preferably implemented with a steel cable, more preferably made of pearlitic (or ferrito-pearlitic) carbon steel designated hereinafter by “carbon steel”, or even stainless steel (by definition, steel comprising at least 11% chromium and at least 50% iron). But it is of course possible to use other steels or other alloys.
  • carbon steel When a carbon steel is advantageously used, its carbon content (% by weight of steel) is preferably between 0.05% and 1.2%, in particular between 0.4% and 1.1. %; these contents represent a good compromise between the mechanical properties required for the tire and the feasibility of the cords.
  • the metal or steel used can itself be coated with a metallic layer improving, for example. the processing properties of the metallic cable and / or its constituent elements, or the usage properties of the cable and / or of the tire themselves, such as the adhesion properties, corrosion resistance or else of resistance to aging.
  • the steel used is covered with a layer of brass (Zn-Cu alloy) or of zinc.
  • the wires of the same layer of a predetermined strand all have substantially the same diameter.
  • the outer strands all have substantially the same diameter.
  • substantially the same diameter is meant that the wires or strands have the same diameter within industrial tolerances.
  • the outer strands are wound helically around the inner strand at a pitch ranging from 40 mm to 100 mm and preferably ranging from 50 mm to 90 mm.
  • the outer layer of the cable is saturated.
  • a saturated cable layer is such that the inter-strand distance of the outer strands is strictly less than 20 ⁇ m.
  • the inter-strand distance of the outer layer of outer strands is defined, on a section of the cable perpendicular to the main axis of the cable, as the shortest distance which separates, on average, the circular envelopes in which two strands are inscribed. external adjacent.
  • a desaturated cable layer is such that the inter-strand distance of the outer strands is greater than or equal to 20 ⁇ m.
  • L is less than or equal to the maximum number of outer strands Lmax that can be placed on the theoretical outer layer having a helix radius Rt and L is such that the outer layer is incompletely unsaturated.
  • an incompletely unsaturated layer is such that there is not enough room in this layer to add at least one (P + 1) th strand of the same diameter as the P strands of the layer.
  • a completely unsaturated layer is, as opposed to an incompletely unsaturated layer, such that there is enough room in this layer to add at least one (P + 1) th strand of the same diameter as the P strands of the layer, several strands may then or may not be in contact with each other. In this case, there is sufficient room in the outer layer to add at least one (L + 1) th strand of the same diameter as the L outer strands of the outer layer.
  • L is equal to the maximum number of outer strands Lmax that can be arranged on the theoretical outer layer having a helix radius Rt and L is such that the outer layer is incompletely unsaturated.
  • the outer layer comprises a high number of outer strands and therefore exhibits a relatively high breaking force.
  • the thickness G of the sheath of elastomeric composition is strictly greater than 0 mm and preferably greater than or equal to 0.01 mm. The greater the thickness G of the elastomeric composition, the better the penetrability in the inner layer.
  • the thickness G of the sheath of elastomeric composition is less than or equal to 0.80 mm, preferably less than or equal to 0.60 mm and more preferably less than or equal to 0.52 mm. This thickness optimizes the penetrability of the inner layer while limiting the outer diameter of the cable.
  • the elastomeric composition comprises an elastomer chosen from the group consisting of polybutadienes, natural rubber, synthetic polyisoprenes, butadiene copolymers, isoprene copolymers, and mixtures of these elastomers.
  • the elastomeric composition comprises an elastomer chosen from the group consisting of natural rubber, synthetic polyisoprenes, isoprene copolymers, and mixtures of these elastomers.
  • the elastomer composition also comprises a vulcanization system, a filler. More preferably, the elastomer is diene.
  • the elastomeric composition comprises carbon black as reinforcing filler.
  • L 6, 7, 8, 9 or 10
  • the most severe transverse forces are the transverse forces exerted by the external strands on the internal strand.
  • the presence of the elastomeric composition will make it possible to relieve contact pressures towards the internal strand while ensuring good penetrability of the latter.
  • This drawback can be overcome thanks to the sheath around the K internal strands making it penetrable by the elastomer composition which then prevents corrosive agents from accessing the central capillary, which is itself penetrated, and prevents the propagation of these agents. corrosive along the cable.
  • cables in which K> 1 the most severe transverse forces exerted in the cable when it is under tension are the transverse forces exerted between the internal strands.
  • cables are known having an architecture in which K> 1 and comprising a number of outer strands such that the outer layer of the cable is saturated so as to maximize the breaking force by adding a maximum number of outer strands.
  • the cable has, on the one hand, spaces between the outer wires allowing the passage of the elastomer composition and therefore making the cable less susceptible to corrosion.
  • the desaturation of the outer layer of the strands allows the elastomer composition to penetrate on the one hand, between the outer yarns and, on the other hand, to push the elastomeric composition of the sheath between the internal strands so as to form a cushion of elastomer composition at least partially absorbing the transverse forces exerted between the internal strands.
  • better corrosion resistance is obtained.
  • Q the inner wire of the inner strand comes out radially from the inner strand and even from the cable. Thanks to the presence of several wires in the internal layer of the internal strand (Q> 1), this risk is reduced, the compressive forces then being distributed over the plurality of wires of the internal layer.
  • N 7, 8, 9 or 10.
  • each internal wire of the internal strand has a diameter d1 equal to the diameter d3 of each external wire of the internal strand.
  • the same wire diameter is preferably used on the internal and external layers of the internal strand, which limits the number of different wires to be managed during the manufacture of the cable.
  • N 7, 8, 9 or 10.
  • each inner wire of the outer strand has a diameter dT equal to the diameter d3 'of each outer wire of the outer strand.
  • the same wire diameter is preferably used on the internal and external layers of the outer strand, which limits the number of different wires to be managed during the manufacture of the cable.
  • each internal metal wire of each internal strand has a diameter d1 equal to the diameter d3 of each external wire of each internal strand
  • each internal metal wire of each external strand has a diameter dT equal to the diameter d3 'of each external wire of each external strand
  • each metal wire respectively has a diameter d1, dT, d3, d3 'ranging from 0.10 mm to 0.60 mm, preferably from 0.12 mm to 0.50 mm and more preferably from 0, 15mm to 0.42mm.
  • Another object of the invention is a method of manufacturing a two-layer multi-strand cable, in which:
  • the internal layer is surrounded with an elastomeric composition having a thickness G to form a sheathed internal layer, the thickness G of elastomeric composition being such that the ratio R2 / Rt ranges from 1.02 to 1.25 with Rt being the radius helix the theoretical outer layer obtained when the inner layer is directly in contact with the theoretical outer layer;
  • the steps of helically assembling the K> 1 internal strands and the L> 1 external strands around the internal layer of the cable are carried out by cabling.
  • the means used to bring the outer layer of the cable closer to the circle in which the inner layer of the cable is circumscribed are, for example, made up of two rows of rollers mounted opposite but offset and between which one runs the cable.
  • one of the rows is mobile and can be brought closer to the fixed row so that the cable undergoes a succession of bending.
  • the rows of rollers are movable around the axis of the cable.
  • Another object of the invention is a reinforced product comprising an elastomeric matrix and at least one cable as defined above.
  • the reinforced product comprises one or more cables according to the invention embedded in the elastomeric matrix, and in the case of several cables, the cables are arranged side by side in a main direction.
  • Another object of the invention is a tire comprising at least one cable or a reinforced product as defined above.
  • the tire comprises a carcass reinforcement anchored in two beads and surmounted radially by a crown reinforcement itself surmounted by a tread, the crown reinforcement being joined to said beads by two sidewalls and comprising at least one cable as defined above.
  • the crown frame comprises a protective frame and a working frame, the working frame comprising at least one cable as defined above, the protective frame being radially interposed between the strip bearing and working frame.
  • the cable is particularly intended for industrial vehicles chosen from heavy vehicles such as "Heavy goods” - ie, metro, bus, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), off-road vehicles - , agricultural or civil engineering machinery, other transport or handling vehicles.
  • heavy vehicles such as "Heavy goods” - ie, metro, bus, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), off-road vehicles - , agricultural or civil engineering machinery, other transport or handling vehicles.
  • the tire is for a vehicle of the civil engineering type.
  • the tire has a dimension in which the diameter, in inches, of the seat of the rim on which the tire is intended to be mounted is greater than or equal to 40 inches.
  • FIG. 1 is a sectional view perpendicular to the circumferential direction of a tire according to the invention
  • FIG. 2 is a detail view of zone II of Figure 1;
  • FIG. 3 is a sectional view of a reinforced product according to the invention.
  • FIG. 4 is a schematic sectional view perpendicular to the cable axis (assumed rectilinear and at rest) of a cable (50) according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 5 is a view similar to that of Figure 4 of a cable (60) according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a view similar to that of Figure 4 of a cable (70) according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a view similar to that of Figure 4 of a cable (80) according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIGS. 8 and 9 are schematic representations of an installation for manufacturing a cable (50) according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a schematic representation of the step 400 of bringing the outer layer closer to the inner layer of a cable (50) according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 11 is a photograph of a control cable (T1) and a cable (50) according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 1 and 2 there is shown a reference X, Y, Z corresponding to the usual respectively axial (X), radial (Y) and circumferential (Z) orientations of a tire.
  • the "median circumferential plane" M of the tire is the plane which is normal to the axis of rotation of the tire and which is located equidistant from the annular reinforcement structures. of each bead.
  • the tire 10 is for a heavy vehicle of the civil engineering type, for example of the “dumper” type.
  • the tire 10 has a size of the 53 / 80R63 type.
  • the tire 10 comprises a crown 12 reinforced by a crown reinforcement 14, two sidewalls 16 and two beads 18, each of these beads 18 being reinforced with an annular structure, here a bead wire 20.
  • the crown reinforcement 14 is radially surmounted by a tread 22 and joined to the beads 18 by the sidewalls 16.
  • a carcass reinforcement 24 is anchored in the two beads 18, and is here wound around the two bead wires 20 and comprises an upturn 26 disposed towards the exterior of the tire 20 which is shown here mounted on a rim 28.
  • the carcass reinforcement 24 is surmounted radially by the crown reinforcement 14.
  • the carcass reinforcement 24 comprises at least one carcass ply 30 reinforced by radial carcass cables (not shown).
  • the carcass cables are arranged substantially parallel to each other and extend from one bead 18 to the other so as to form an angle of between 80 ° and 90 ° with the median circumferential plane M (plane perpendicular to the axis of rotation of the tire which is located midway between the two beads 18 and passes through the middle of the crown reinforcement 14).
  • the tire 10 also comprises a sealing ply 32 made of an elastomer (commonly called an inner rubber) which defines the radially internal face 34 of the tire 10 and which is intended to protect the carcass ply 30 from the diffusion of air. air coming from the space inside the tire 10.
  • a sealing ply 32 made of an elastomer (commonly called an inner rubber) which defines the radially internal face 34 of the tire 10 and which is intended to protect the carcass ply 30 from the diffusion of air. air coming from the space inside the tire 10.
  • the crown reinforcement 14 comprises, radially from the outside towards the inside of the tire 10, a protective reinforcement 36 arranged radially inside the tread 22, a working reinforcement 38 arranged radially on the inside. inside the protective frame 36 and an additional frame 40 arranged radially inside the working frame 38.
  • the protective frame 36 is thus radially interposed between the tread 22 and the reinforcement. working 38.
  • the working frame 38 is radially interposed between the protective frame 36 and the additional frame 40.
  • the protective frame 36 comprises first and second protective plies 42, 44 comprising protective metal cables, the first ply 42 being arranged radially inside the second ply 44.
  • the cables protective metals form an angle at least equal to 10 °, preferably ranging from 10 ° to 35 ° and preferably from 15 ° to 30 ° with the circumferential direction Z of the tire.
  • the working frame 38 comprises first and second working plies 46, 48, the first ply 46 being arranged radially inside the second ply 48.
  • Each ply 46, 48 comprises at least one cable 50.
  • the metal working cables 50 are crossed from one working ply to the other and form an angle at most equal to 60 °, preferably ranging from 15 ° at 40 ° with the circumferential direction Z of the tire.
  • the additional reinforcement 40 also called limiting block, the function of which is to partially take up the mechanical inflation stresses, comprises, for example and in a manner known per se, additional metal reinforcing elements, for example such as described in FR 2 419 181 or FR 2 419 182 forming an angle at most equal to 10 °, preferably ranging from 5 ° to 10 ° with the circumferential direction Z of the tire 10.
  • FIG. 3 shows a reinforced product according to the invention and designated by the general reference 100.
  • the reinforced product 100 comprises at least one cable 50, in the species several cables 50, embedded in the elastomeric matrix 102.
  • FIG. 3 shows the elastomeric matrix 102, the cables 50 in an X, Y, Z reference in which the Y direction is the radial direction and the X and Z directions are the axial and circumferential directions.
  • the reinforced product 100 comprises several cables 50 arranged side by side in the main direction X and extending parallel to each other within the reinforced product 100 and collectively embedded in the elastomeric matrix 102.
  • FIG. 4 shows the cable 50 according to a first embodiment of the invention.
  • the cable 50 is shown before step 400 of bringing the outer layer CE of the cable closer to the circle in which the inner layer C1 of the cable is circumscribed.
  • the cable 50 is metallic and is of the multi-strand type with two cylindrical layers. Thus, it is understood that the layers of strands constituting the cable 50 are two in number, no more, no less.
  • the cable 50 comprises an internal layer C1 of the cable consisting of K> 1 internal strand (s) Tl.
  • the internal layer C1 is surrounded by an elastomeric composition having a thickness G then forming the sheathed internal layer CIG.
  • the outer layer CE consists of L> 1 outer strands TE wound around the inner layer CIG sheathed of the cable having a helix radius R2.
  • R2 is here equal to 2.50 mm.
  • the thickness G of elastomeric composition is such that the ratio R2 / Rt ranges from 1.02 to 1.25 with Rt being the helix radius the theoretical outer layer CET obtained when the internal layer C1 is directly in contact with the theoretical external layer CET.
  • the cable 50 is finally obtained by a method comprising a step 500 for bringing the outer layer CE of the cable closer to the circle in which the inner layer C1 of the cable is circumscribed so that the ratio R2 / Rt goes to 1 , 00 to 1, 10.
  • the cable 50 also includes a hoop F, not shown, consisting of a single hoop wire.
  • the outer layer C3 of each inner strand Tl is desaturated and is incompletely unsaturated. Being desaturated, the interwire distance of the outer layer of each inner strand is greater than or equal to 15 ⁇ m, more preferably greater than or equal to 35 ⁇ m, even more preferably greater than or equal to 50 ⁇ m and very preferably greater than or equal to 60 ⁇ m and here equal to 66 pm.
  • the sum SI3 of the interwire distances I3 of the external layer of each internal strand is greater than or equal to the diameter d3 of the external wires of the external layer of each internal strand
  • Each internal and external wire of each internal strand Tl respectively has a diameter d1 and d3.
  • Each diameter of the internal d1 and external d3 wires of each internal strand T1 ranges from 0.10 mm to 0.60 mm, preferably from 0.12 mm to 0.50 mm and more preferably from 0.14 mm to 0.42 mm.
  • the outer layer C3 ′ of each outer strand TE is desaturated. Being desaturated, the interwire distance I3 ′ of the outer layer C3 ′ separating on average the N ′ outer yarns is greater than or greater than or equal to 15 ⁇ m, more preferably greater than or equal to 35 ⁇ m, even more preferably greater than or equal to 50 ⁇ m and very preferably greater than or equal to 60 ⁇ m and here equal to 66 ⁇ m.
  • the sum SI3 'of the interwire distances I3' of the outer layer of each outer strand is greater than or equal to the diameter d3 of the outer son of the outer layer of each outer strand
  • Each inner and outer wire of each outer strand TE has a diameter dT and d3 ’, respectively.
  • Each diameter of the internal dT and external d3 'wires of each external strand TE ranges from 0.10 mm to 0.60 mm, preferably from 0.12 mm to 0.50 mm and more preferably from 0.14 mm to 0, 42 mm.
  • the CE outer layer of the cable is desaturated.
  • the mean inter-strand distance E separating two adjacent external strands TE is therefore greater than or equal to 20 ⁇ m.
  • the mean inter-strand distance E separating two adjacent external strands TE is greater than or equal to 40 ⁇ m and more preferably to 50 ⁇ m.
  • the inter-strand distance E is equal to 125 ⁇ m.
  • Each wire has a tensile strength, denoted Rm, such that 2500 ⁇ Rm ⁇ 3100 MPa.
  • the steel of these wires is said to be SHT ("Super High Tensile") grade.
  • Other yarns can be used, for example lower grade yarns, for example of grade NT ("Normal Tensile") or HT ("High Tensile"), such as higher grade yarns, for example of UT grade (“ Ultra Tensile ”) or MT (“ Mega Tensile ”).
  • a step 100 K> 1 internal strands T1 are assembled in a helix by cabling to form an internal layer C1 of the cable.
  • the internal layer C1 is surrounded with an elastomeric composition having a thickness G to form an internal sheathed layer CIG, the thickness G of the elastomeric composition being such that the ratio R2 / Rt ranges from 1, 02 to 1, 25 with Rt being the helix radius of the theoretical outer layer CET obtained when the inner layer C1 is directly in contact with the theoretical outer layer CET.
  • torsional balancing is meant here, in a manner well known to those skilled in the art, the cancellation of the residual torsional torques (or of the elastic torsional return) exerted on each wire of the strand, in the middle layer as in the outer layer.
  • each strand is wound on one or more receiving spools, for storage, before the subsequent cabling operation of the elementary strands to obtain the multi-strand cable.
  • a step 300 L> 1 outer strands TE is helically assembled by cabling around the inner layer Cl of the cable.
  • means 500 are used to bring the outer layer CE of the cable closer to the circle in which the inner layer C1 of the cable is circumscribed so that the ratio R2 / Rt ranges from 1.00 to 1.10 .
  • This step 400 is described with reference to FIG. 10.
  • the means 500 used to bring the outer layer CE of the cable closer to the circle in which the inner layer C1 of the cable is circumscribed for example, consist of two rows of rollers mounted opposite but offset and between which we run the cable. Each row contains between 6 and 8 rollers. One of the rows is mobile and can be brought closer to the fixed row so that the cable undergoes a succession of bending. These rows of rollers can be fixed or movable around the axis of the cable.
  • the cable undergoes a succession of bends which make it possible to reduce its diameter as illustrated in FIG. 10.
  • L is equal to the maximum number of outer strands (TE) Lmax that can be placed on the theoretical outer layer (CET) having a helix radius Rt and L is such that the outer layer (CE) is incompletely unsaturated.
  • TE outer strands
  • CET theoretical outer layer
  • the thickness G of the sheath of elastomeric composition is strictly greater than 0 mm and preferably greater than or equal to 0.01 mm. and the thickness G is less than or equal to 0.80 mm, preferably less than or equal to 0.60 mm and more preferably less than or equal to 0.52 mm.
  • G 0.05 mm.
  • the elastomeric composition comprises a vulcanization system, a filler and a diene elastomer.
  • elastomeric composition use is made of a composition of diene elastomer (s) conventional for tires, based on natural rubber (peptized) and carbon black N330 (65 phr), further comprising the usual additives.
  • the hoop F is wound at the pitch pf in the S direction around the assembly obtained previously.
  • the cord is then incorporated by calendering into composite fabrics formed from a known composition based on natural rubber and carbon black as reinforcing filler, conventionally used for the manufacture of crown reinforcements for radial tires.
  • This composition essentially comprises, in addition to the elastomer and the reinforcing filler (carbon black), an antioxidant, stearic acid, an extender oil, cobalt naphthenate as an adhesion promoter, finally a vulcanization system (sulfur, accelerator, ZnO).
  • the composite fabrics reinforced by these cables comprise a matrix of elastomeric composition formed of two thin layers of elastomeric composition which are superimposed on either side of the cables and which respectively have a thickness ranging from 1 and 4 mm.
  • the calendering pitch (laying the cables in the fabric of elastomeric composition) ranges from 4 mm to 8 mm.
  • FIG. 5 shows a cable 60 according to a second embodiment of the invention.
  • the cable 60 is shown before the step 400 of bringing the outer layer CE of the cable closer to the circle in which the inner layer C1 of the cable is circumscribed.
  • Elements similar to the first embodiment are designated by references identical.
  • FIG. 6 shows a cable 70 according to a third embodiment of the invention after step 400 of bringing the outer layer CE closer together. cable of the circle in which the internal layer C1 of the cable is circumscribed.
  • FIG. 7 shows a cable 80 according to a fourth embodiment of the invention after step 400 of bringing the outer layer CE closer together. cable of the circle in which the internal layer C1 of the cable is circumscribed.
  • This test makes it possible to determine the longitudinal permeability to air of the cables tested, by measuring the volume of air passing through a test piece under constant pressure for a given time.
  • the principle of such a test is to demonstrate the effectiveness of the treatment of a cable to make it impermeable to air; it has been described for example in standard ASTM D2692-98.
  • Such a test is carried out on cables resulting from manufacture and not aged.
  • the raw cables are coated beforehand from the outside with an elastomeric composition called coating.
  • a series of 10 cables arranged in parallel is placed between two layers or "skims" (two rectangles of 80 x 200 mm) of an elastomeric diene composition in the uncured state, each skim having a thickness of 5 mm; the whole is then locked in a mold, each of the cables being maintained under sufficient tension (for example 3 daN) to guarantee its straightness during installation in the mold, using clamping modules; then vulcanization (baking) is carried out for approximately 10 to 12 hours at a temperature of approximately 120 ° C and under a pressure of 15 bar (piston rectangular 80 x 200 mm). After which, the assembly is removed from the mold and 10 test pieces of cables thus coated, in the form of parallelepipeds of dimensions 7 ⁇ 7 ⁇ 60 mm, for characterization.
  • the elastomeric coating composition is a composition of diene elastomer (s) conventional for tires, based on natural rubber (peptized) and carbon black N330 (65 phr), further comprising the following usual additives: sulfur (7 pce), sulfenamide accelerator (1 pce), ZnO (8 pce), stearic acid (0.7 pce), antioxidant (1, 5 pce), cobalt naphthenate (1, 5 pce) ( phr meaning parts by weight per hundred parts of elastomer); the E10 modulus of the elastomeric coating composition is approximately 10 MPa.
  • the test is carried out over 6 cm of cable length, therefore coated with its surrounding elastomeric composition (or elastomeric coating composition) in the baked state, as follows: air is sent to the entry of the cable, under a pressure of 1 bar, and the volume of air at the outlet is measured using a flowmeter (calibrated for example from 0 to 500 cm 3 / min).
  • a flowmeter calibrated for example from 0 to 500 cm 3 / min.
  • the cable sample is blocked in a compressed airtight seal (e.g. a dense foam or rubber seal) such that only the amount of air passing through the cable from one end to the other, along its longitudinal axis, is taken into account by the measurement; the tightness of the tight seal itself is checked beforehand using a test specimen of solid elastomeric composition, that is to say without cable.
  • the measured average air flow rate (average over the 10 specimens) is all the lower as the longitudinal impermeability of the cable is high.
  • the measured values less than or equal to 0.2 cm 3 / min are considered to be zero; they correspond to a cable which can be qualified as airtight (totally airtight) along its axis (ie, in its longitudinal direction).
  • Table 2 summarizes the characteristics of the indicator cables T1 and T2 and of the cable of the state of the art EDT (example 3 of WO2016051669).
  • Table 2 respectively for the various indicator cables T 1 and T2, the cable of the state of the art EDT, and the cables according to the invention 50, 60 and 80. The results of these tests are given in base 100. Thus, a result 100 to either of these tests means that the tested cable exhibits maximum penetrability, i.e. the cable is completely airtight.
  • Table 5 greater than that of the control cable T1 and therefore a penetrability close to 100% and this, only because of the ratio R2 / Rt in accordance with the invention. It can also be seen in FIG. 11 that the central capillary is completely penetrated for the cable 50 while that of T1 is not, the arrows indicating the areas where the elastomeric composition is lacking. Likewise, the cable 60 according to the invention has a penetrability greater than that of the cable of the state of the art EDT.
  • the cable 80 according to the invention has a penetrability markedly greater than that of the control cable than that of the control cable T2.
  • Tables 3 to 5 show that, for various cable constructions, the penetration of the elastomeric composition into the cable, and therefore the accessibility of the internal strand by this elastomeric composition, is significantly improved for an R2 / ratio.

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Abstract

L'invention concerne un câble (50) multi-torons à deux couches, comprenant : - une couche interne (CI) à deux couches (C1, C3) constituée de K≥1 toron(s) interne(s) (TI) et une couche externe (CE) constituée de L>1 torons externes (TE) à deux couches (C1', C3') enroulés autour de la couche interne (CI) présentant un rayon d'hélice R2. Les couches externes (C3, C3') de chaque toron interne et externe (TI, TE) sont désaturées. Le câble (50) est obtenu par un procédé comprenant une étape de fabrication de la couche interne gainée (CIG) dans laquelle on entoure la couche interne (CI) d'une composition élastomérique présentant une épaisseur G puis d'une couche externe (CE), G étant telle que R2/Rt va de 1,02 à 1,25 avec Rt étant le rayon d'hélice la couche externe théorique (CET) obtenue lorsque la couche interne (CI) est directement au contact de la couche externe théorique (CET) et une étape (400) pour rapprocher la couche externe (CE) du câble du cercle dans lequel la couche interne (CI) du câble est circonscrite de telle sorte à ce que le rapport R2/Rt va de 1,00 à 1,10.

Description

Câble multi-torons à deux couches avec couche interne gainée à pénétrabilité améliorée
[001] L’invention concerne les câbles multi-torons utilisables notamment pour le renforcement de pneumatiques, particulièrement de pneumatiques pour véhicules industriels lourds.
[002] Un pneumatique à armature de carcasse radiale comprend une bande de roulement, deux bourrelets inextensibles, deux flancs reliant les bourrelets à la bande de roulement et une ceinture, ou armature de sommet, disposée circonférentiellement entre l’armature de carcasse et la bande de roulement. Cette armature de sommet comprend plusieurs nappes de composition élastomérique, éventuellement renforcées par des éléments de renfort tels que des câbles ou des monofilaments, de type métallique ou textile.
[003] L’armature de sommet comprend généralement au moins deux nappes de sommet superposées, dites parfois nappes de travail ou nappes croisées, dont les éléments de renfort, en général métalliques, sont disposés pratiquement parallèles les uns aux autres à l'intérieur d'une nappe, mais croisés d'une nappe à l'autre, c’est-à-dire inclinés, symétriquement ou non, par rapport au plan circonférentiel médian, d'un angle qui est généralement compris entre 10° et 45°. Les nappes de travail comprennent généralement des éléments de renfort présentant un très faible allongement de façon à assurer leur fonction de guidage du pneumatique.
[004] L’armature de sommet peut également comprendre diverses autres nappes ou couches de composition élastomérique auxiliaires, de largeurs variables selon les cas, comportant ou non des éléments de renfort. On citera à titre d'exemple des nappes dites de protection chargées de protéger le reste de la ceinture des agressions externes, des perforations, ou encore des nappes dites de frettage comportant des éléments de renfort orientés sensiblement selon la direction circonférentielle (nappes dites à zéro degré), qu'elles soient radialement externes ou internes par rapport aux nappes de travail. Les nappes de protection comprennent généralement des éléments de renfort présentant un allongement élevé de façon à se déformer sous l’effet d’une contrainte exercée par un indenteur, par exemple un rocher.
[005] On connaît de l’état de la technique un élément de renfort de nappe de travail comprenant un câble métallique multi-torons à deux couches tel que divulgué dans les exemples de WO2016051669. Ce câble comprend une couche interne du câble constituée d’un toron interne et une couche externe du câble constituée de sept torons externes enroulés en hélice autour de la couche interne du câble. Le toron interne comprend une couche interne du toron constituée de deux fils métalliques interne et une couche externe du toron constituée de neuf fils métalliques externes. Et chaque toron externe comprend une couche interne du toron constituée de trois fils métalliques interne et une couche externe du toron constituée de huit fils métalliques externes. [006] Un pneumatique de véhicule industriel lourd, notamment de génie civil, est soumis à de nombreuses agressions. En effet, le roulage de ce type de pneumatique se fait habituellement sur un revêtement accidenté conduisant parfois à des perforations de la bande de roulement. Ces perforations permettent l’entrée d’agents corrosifs, par exemple l’air et l’eau, qui oxydent les éléments de renfort métalliques de l’armature de sommet, notamment des nappes de sommet, et réduisent considérablement la durée de vie du pneumatique.
[007] Une solution pour augmenter la durée de vie du pneumatique est de lutter contre la propagation de ces agents corrosifs. On peut ainsi prévoir de recouvrir chaque fil métallique d’une composition élastomérique lors de la fabrication du câble. Lors de ce procédé, la composition élastomérique présente pénètre dans les capillaires présents entre chaque couche de chaque toron et empêche ainsi la propagation des agents corrosifs. De tels câbles, généralement appelés câbles gommés in situ, sont bien connus de l’état de la technique. [008] Une autre solution pour augmenter la durée de vie du pneumatique est d’augmenter la force à rupture du câble. Généralement, on augmente la force à rupture en augmentant le diamètre des fils constituant le câble et/ou le nombre de fils et/ou la résistance unitaire de chaque fil. Toutefois, augmenter davantage le diamètre des fils, par exemple au-delà de 0,45 mm tel que c’est le cas dans la demande WO2016051669, entraîne nécessairement une baisse de la flexibilité du câble ce qui n’est pas souhaitable. Augmenter le nombre de fils entraîne la plupart du temps une baisse de la pénétrabilité des torons par la composition d’élastomère. Enfin, augmenter la résistance unitaire de chaque fil nécessite des investissements importants dans les installations de fabrication des fils.
[009] L’invention a pour but un câble présentant une pénétrabilité améliorée de ses torons externes et une meilleure accessibilité du toron interne par la composition d’élastomère par rapport au câble de la demande WO2016051669 permettant ainsi de réduire l’entrée et la propagation des agents corrosifs dans et le long du câble sans pour autant dégrader la force à rupture du câble.
[010] CABLE SELON L’INVENTION
[011] A cet effet, l’invention a pour objet un câble multi-torons à deux couches qui comprend :
- une couche interne du câble constituée de K>1 toron(s) interne(s), le ou chaque toron interne étant à deux couches et comprenant :
- une couche interne constituée de Q= 2, 3 ou 4 fils métalliques internes, et
- une couche externe constituée de N fils métalliques externes de diamètre d3 enroulés autour de la couche interne,
- une couche externe du câble constituée de L>1 torons externes enroulés autour de la couche interne du câble présentant un rayon d’hélice R2 , chaque toron externe étant à deux couches et comprenant : - une couche interne constituée de Q’=2, 3 ou 4 fils métalliques internes , et une couche externe constituée de N’ fils métalliques externes de diamètre d3’ enroulés autour de la couche interne, dans lequel :
- la couche externe du ou de chaque toron interne est désaturée de sorte que la somme SI3 des distances interfils 13 de la couche externe du ou de chaque toron interne est supérieure ou égale au diamètre d3 ;
- la couche externe de chaque toron externe est désaturée de sorte que la somme SI3’ des distances interfils 13’ de la couche externe de chaque toron externe est supérieure ou égale au diamètre d3’ ; le câble est obtenu par un procédé comprenant :
-une étape de fabrication de la couche interne gainée dans laquelle on entoure la couche interne d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G puis d’une couche externe, l’épaisseur G de composition élastomérique étant telle que le rapport R2/Rt va de 1 ,06 à 1 ,25 avec Rt étant le rayon d’hélice la couche externe théorique obtenu lorsque la couche interne est directement au contact de la couche externe théorique ; et
- une étape pour rapprocher la couche externe (CE) du câble du cercle dans lequel la couche interne (Cl) du câble est circonscrite de telle sorte à ce que le rapport R2/Rt va de 1 ,00 à 1 ,10.
[012] Tout intervalle de valeurs désigné par l’expression « entre a et b » représente le domaine de valeurs allant de plus de a à moins de b (c’est-à-dire bornes a et b exclues) tandis que tout intervalle de valeurs désigné par l’expression « de a à b » signifie le domaine de valeurs allant de la borne « a » jusqu’à la borne « b » c’est-à-dire incluant les bornes strictes « a » et « b ».
[013] Par définition, le rayon d’hélice R2 de la couche externe du câble est le rayon du cercle théorique passant par les centres des torons externes de la couche externe dans un plan perpendiculaire à l’axe du câble.
[014] Par définition, le diamètre d’un toron est le diamètre du cercle le plus petit dans lequel est circonscrit le toron.
[015] Par définition, une couche de fils désaturée est telle qu’il existe suffisamment d’espace entre les fils métalliques de façon à permettre le passage d’une composition d’élastomère non réticulée. Conformément à l’invention, la couche externe de chaque toron est désaturée ce qui signifie que les fils métalliques de la couche externe ne se touchent pas et qu’il y a suffisamment d’espace entre deux fils métalliques externes adjacents permettant le passage d’une composition d’élastomère, c’est-à-dire tel que la somme des distances interfils soit supérieure ou égale au diamètre du fil. La distance interfils d’une couche est définie, sur une section du câble perpendiculaire à l’axe principal du câble, comme la distance la plus courte qui sépare, en moyenne, deux fils adjacents de la couche. Ainsi, la distance interfils est calculée en divisant la somme des distances interfils par le nombre d’espaces séparant les fils de la couche. En d’autres termes, une couche peut être désaturée lorsque la distance interfils est supérieure ou égale à 5 pm.
[016] De préférence, la distance interfils I3 de la couche externe du ou de chaque toron interne est supérieure ou égale à 15 pm, plus préférentiellement supérieure ou égale à 35 pm, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 50 pm et très préférentiellement supérieure ou égale à 60 pm.
[017] De préférence, la distance interfils I3’ de la couche externe de chaque toron externe est supérieure ou égale à 15 pm, plus préférentiellement supérieure ou égale à 35 pm, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 50 pm et très préférentiellement supérieure ou égale à 60 pm.
[018] De préférence, la distance interfils de la couche externe de chaque toron est inférieure ou égale à 100 pm.
[019] Par opposition, une couche saturée de fils est telle qu’il n’existe pas suffisamment d’espace entre les fils métalliques de façon à permettre le passage d’une composition d’élastomère, c’est-à-dire tel que la somme des distances interfils soit inférieure strictement au diamètre du fil.
[020] Dans l’invention, le câble est à deux couches de torons, c’est-à-dire qu’il comprend un assemblage constitué de deux couches de torons, ni plus ni moins, c’est-à-dire que l’assemblage a deux couches de torons, pas une, pas trois, mais uniquement deux.
[021] Par directement au contact de la couche externe théorique, on entend qu’aucune gaine n’est agencée entre la couche interne et la couche externe théorique.
[022] Par composition d’élastomère ou composition élastomérique, on entend que la composition comprend au moins un élastomère ou un caoutchouc (les deux termes étant synonymes) et au moins un autre composant.
[023] La couche interne du câble est entourée d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G puis elle entourée d’une couche externe.
[024] Le câble selon l’invention présente une pénétrabilité améliorée par rapport à un câble des exemples de WO2011000963 qui n’est pas pénétré du fait de l’absence de composition élastomérique entre la couche interne et la couche externe. Les inventeurs à l’origine de l’invention émettent l’hypothèse que ce rapport initial R2/Rt allant de 1 ,02 à 1 ,25 permet d’avoir une épaisseur suffisante de composition élastomérique permettant de s’infiltrer dans le toron interne et de combler les interstices. En outre, la désaturation des couches externes permet à la composition d’élastomère de pénétrer d’une part, entre les torons externes et, d’autre part, entre les torons externes et le ou les toron(s) interne(s) permettant ainsi de pousser la composition élastomérique issue de la gaine dans le ou les torons internes afin de pénétrer le capillaire central. Ainsi à l’aide d’une étape finale permettant de rapprocher les torons externes de la couche interne, on peut ainsi réduire le diamètre du câble tout en le rendant très bien pénétré.
[025] Avantageusement, le ou chaque toron interne est à couches cylindriques.
[026] Avantageusement, chaque toron externe est à couches cylindriques.
[027] De façon très avantageuse, le ou chaque toron interne et chaque toron externe sont à couches cylindriques. On rappelle que de telles couches cylindriques sont obtenues lorsque les différentes couches d’un toron sont enroulées à des pas différents et/ou lorsque les sens d’enroulement de ces couches sont distincts d’une couche à l’autre. Un toron à couches cylindriques est très fortement pénétrable contrairement à un toron à couches compactes dans lequel les pas de toutes les couches sont égaux et les sens d’enroulement de toutes les couches sont identiques, qui présente une pénétrabilité bien plus faible.
[028] On rappelle que, de manière connue, le pas d’un toron représente la longueur de ce toron, mesurée parallèlement à l'axe du câble, au bout de laquelle le toron ayant ce pas effectue un tour complet autour dudit axe du câble. De façon analogue, le pas d’un fil représente la longueur de ce fil, mesurée parallèlement à l'axe du toron dans lequel il se trouve, au bout de laquelle le fil ayant ce pas effectue un tour complet autour dudit axe du toron.
[029] Par sens d’enroulement d’une couche de torons ou de fils, on entend le sens formé par les torons ou les fils par rapport à l’axe du câble ou du toron. Le sens d’enroulement est communément désigné par la lettre soit Z, soit S.
[030] Les pas, sens d’enroulement et diamètres des fils et des torons sont déterminés conformément à la norme ASTM D2969-04 de 2014.
[031] De préférence, les torons ne subissent pas de préformation.
[032] Avantageusement, le câble est métallique. Par câble métallique, on entend par définition un câble formé de fils constitués majoritairement (c’est-à-dire pour plus de 50% de ces fils) ou intégralement (pour 100% des fils) d'un matériau métallique. Un tel câble métallique est préférentiellement mis en oeuvre avec un câble en acier, plus préférentiellement en acier perlitique (ou ferrito-perlitique) au carbone désigné ci-après par "acier au carbone", ou encore en acier inoxydable (par définition, acier comportant au moins 11% de chrome et au moins 50% de fer). Mais il est bien entendu possible d'utiliser d'autres aciers ou d'autres alliages. [033] Lorsqu'un acier au carbone est avantageusement utilisé, sa teneur en carbone (% en poids d'acier) est de préférence comprise entre 0,05% et 1 ,2%, notamment entre 0,4% et 1 ,1% ; ces teneurs représentent un bon compromis entre les propriétés mécaniques requises pour le pneumatique et la faisabilité des fils.
[034] Le métal ou l'acier utilisé, qu'il s'agisse en particulier d'un acier au carbone ou d'un acier inoxydable, peut être lui-même revêtu d'une couche métallique améliorant par exemple les propriétés de mise en oeuvre du câble métallique et/ou de ses éléments constitutifs, ou les propriétés d'usage du câble et/ou du pneumatique eux-mêmes, telles que les propriétés d'adhésion, de résistance à la corrosion ou encore de résistance au vieillissement. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'acier utilisé est recouvert d'une couche de laiton (alliage Zn- Cu) ou de zinc.
[035] De préférence, les fils d’une même couche d’un toron prédéterminé (interne ou externe) présentent tous sensiblement le même diamètre. Avantageusement, les torons externes présentent tous sensiblement le même diamètre. Par « sensiblement le même diamètre», on entend que les fils ou les torons ont le même diamètre aux tolérances industrielles près.
[036] Avantageusement, les torons externes sont enroulés en hélice autour du toron interne selon un pas allant de 40 mm à 100 mm et de préférence allant de 50 mm à 90 mm.
[037] Dans un premier mode de réalisation selon l’invention, la couche externe du câble est saturée.
[038] Par définition, une couche de câble saturée est telle que la distance inter-torons des torons externes est inférieure strictement à 20 pm. La distance inter-torons de la couche externe de torons externes est définie, sur une section du câble perpendiculaire à l’axe principal du câble, comme la distance la plus courte qui sépare, en moyenne, les enveloppes circulaires dans lesquelles sont inscrits deux torons externes adjacents. Ainsi, cette construction du câble permet d’assurer une bonne stabilité architecturale de la couche externe et la saturation de la couche externe permet de s’assurer que la couche externe comprend un nombre relativement élevé de torons externes et donc présente une force à rupture relativement élevée.
[039] Par opposition, une couche de câble désaturée est telle que la distance inter-torons des torons externes est supérieure ou égale à 20 pm.
[040] Dans un deuxième mode de réalisation selon l’invention, L est inférieur ou égal au nombre maximum de torons externes Lmax pouvant être disposés sur la couche externe théorique présentant un rayon d’hélice Rt et L est tel que la couche externe soit incomplètement insaturée.
[041] Par définition, une couche incomplètement insaturée est telle qu’il n’existe pas suffisamment de place dans cette couche pour y ajouter au moins un (P+1)ième toron du même diamètre que les P torons de la couche. En l’espèce, il n’existe pas suffisamment de place dans la couche externe pour y ajouter au moins un (L+1 )ième toron externe du même diamètre que les L torons externes de la couche externe. Ainsi, cette construction du câble permet d’assurer une bonne stabilité architecturale de la couche externe et l’insaturation incomplète de la couche externe permet de s’assurer que la couche externe comprend un nombre relativement élevé de torons externes et donc présente une force à rupture relativement élevée.
[042] Une couche complètement insaturée est, par opposition à une couche incomplètement insaturée, telle qu’il existe suffisamment de place dans cette couche pour y ajouter au moins un (P+1 )ième toron du même diamètre que les P toron de la couche, plusieurs torons pouvant alors être ou non au contact les uns des autres. En l’espèce, il existe suffisamment de place dans la couche externe pour y ajouter au moins un (L+1 )ième toron du même diamètre que les L torons externes de la couche externe.
[043] De préférence, L est égal au nombre maximum de torons externes Lmax pouvant être disposés sur la couche externe théorique présentant un rayon d’hélice Rt et L est tel que la couche externe soit incomplètement insaturée. La couche externe comprend un nombre élevé de torons externes et donc présente une force à rupture relativement élevée.
[044] Avantageusement, l’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est strictement supérieure à 0 mm et de préférence supérieure ou égale à 0,01 mm. Plus l’épaisseur G de la composition élastomérique est importante, meilleure est la pénétrabilité dans la couche interne.
[045] Avantageusement, l’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est inférieure ou égale à 0,80 mm, de préférence inférieure ou égale à 0,60 mm et plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,52 mm. Cette épaisseur permet d’optimiser la pénétrabilité de la couche interne tout en limitant le diamètre externe du câble.
[046] Avantageusement, la composition élastomérique comprend un élastomère choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes, le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, et les mélanges de ces élastomères.
[047] De préférence, la composition élastomérique comprend un élastomère choisi dans le groupe constitué par le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les copolymères d'isoprène, et les mélanges de ces élastomères.
[048] De préférence, la composition d’élastomère comprend également un système de vulcanisation, une charge. Plus préférentiellement, l’élastomère est diénique.
[049] De préférence, la composition élastomérique comprend du noir de carbone à titre de charge renforçante.
[050] Avantageusement, K=1 , 2, 3 ou 4, de préférence K=1 , 2 ou 3 et plus préférentiellement K=1 ou 3.
[051] Avantageusement, L=6, 7, 8, 9 ou 10 de préférence L=6, 7, 8 ou 9 et plus préférentiellement L=6 ou 9.
[052] Dans une première variante, K=1 et L=6. Dans le câble dans lequel K=1 , les efforts transversaux les plus sévères sont les efforts transversaux exercés par les torons externes sur le toron interne. Ici la présence de la composition élastomérique va permettre de soulager les pressions de contact vers le toron interne tout en assurant une bonne pénétrabilité de celui- ci.
[053] Dans une deuxième variante, K=2 et L=7 ou 8, et de préférence K=2 et L=8.
[054] Dans une troisième variante, K=3 et L=7, 8 ou 9, de préférence K=3, L=9.
[055] Dans une quatrième variante, K=4 et L=7, 8, 9 ou 10, de préférence K=4, L=9 ou 10. [056] Dans des modes de réalisation non conforme à l’invention, notamment ceux où K=3 ou 4, il existe un risque de voir une très forte propagation des agents corrosifs entre les K=3 ou 4 torons internes qui délimitent un capillaire central très favorable à leur propagation le long du câble, lorsque le câble est insuffisamment pénétré. Cet inconvénient peut être surmonté grâce à la gaine autour des K torons internes le rendant pénétrable par la composition d’élastomère qui empêche alors les agents corrosifs d’accéder au capillaire central, qui est lui-même pénétré, et empêche la propagation de ces agents corrosifs le long du câble.
[057] Dans les câbles dans lesquels K>1 , les efforts transversaux les plus sévères qui s’exercent dans le câble lorsque celui-ci est mis en tension sont les efforts transversaux s’exerçant entre les torons internes. Dans l’état de la technique, on connaît des câbles présentant une architecture dans laquelle K>1 et comprenant un nombre de torons externes tels que la couche externe du câble soit saturée de façon à maximiser la force à rupture en ajoutant un nombre maximal de torons externes. Ici, grâce à la désaturation des couches externes des torons, le câble présente, d’une part, des espaces entre les fils externes permettant le passage de la composition d’élastomère et donc de rendre le câble moins sensible à la corrosion. D’autre part, bien que l’on réduise le nombre de fils externes, la désaturation de la couche externe des torons permet à la composition d’élastomère de pénétrer d’une part, entre les fils externes et, d’autre part, de pousser la composition élastomérique de la gaine entre les torons internes de façon à former un coussin de composition d’élastomère absorbant au moins partiellement les efforts transversaux s’exerçant entre les torons internes. Ainsi, par rapport à un câble analogue présentant une couche externe du câble saturée, on obtient une meilleure résistance à la corrosion.
[058] Toron interne du câble selon l’invention
[059] Dans un mode de réalisation préféré, Q>1 , de préférence Q=2, 3 ou 4. Dans le cas où Q serait égal à 1 , il existerait un risque de voir, sous l’effet des efforts répétés de compression appliqués au câble, le fil interne du toron interne sortir radialement du toron interne et même du câble. Grâce à la présence de plusieurs fils dans la couche interne du toron interne (Q>1 ), on réduit ce risque, les efforts de compression étant alors répartis sur la pluralité de fils de la couche interne.
[060] Avantageusement, N =7, 8, 9 ou 10.
[061] Dans une première variante, Q=2 et N=7 ou 8, de préférence Q=2, N=7.
[062] Dans une deuxième variante, Q=3 et N=7, 8 ou 9, de préférence Q=3, N=8. [063] Dans une troisième variante, Q=4 et N=7, 8,9 ou 10, de préférence Q=4, N=9.
[064] Très avantageusement, chaque fil interne du toron interne présente un diamètre d1 égal au diamètre d3 de chaque fil externe du toron interne. Ainsi, on utilise préférentiellement le même diamètre de fil sur les couches interne et externe du toron interne ce qui limite le nombre de fils différents à gérer lors de la fabrication du câble.
[065] Torons externes du câble selon l’invention [066] Avantageusement, N’ =7, 8, 9 ou 10.
[067] Dans une première variante, Q’=2 et N’=7 ou 8, de préférence Q’=2, N’=7.
[068] Dans une deuxième variante, Q’=3 et N’=7, 8 ou 9, de préférence Q’=3, N’=8.
[069] Dans une troisième variante, Q’=4 et N’=7, 8,9 ou 10, de préférence Q’=4, N’=9.
[070] Très avantageusement, chaque fil interne du toron externe présente un diamètre dT égal au diamètre d3’ de chaque fil externe du toron externe. Ainsi, on utilise préférentiellement le même diamètre de fil sur les couches interne et externe du toron externe ce qui limite le nombre de fils différents à gérer lors de la fabrication du câble.
[071] Avantageusement,
- Q=3 et N=8,
- chaque fil métallique interne de chaque toron interne présente un diamètre d1 égal au diamètre d3 de chaque fil externe de chaque toron interne,
- Q’= 3 et N’=8,
- chaque fil métallique interne de chaque toron externe présente un diamètre dT égal au diamètre d3’ de chaque fil externe de chaque toron externe, et
- d1=d3=d1 ’=d3’.
[072] Avantageusement, chaque fil métallique présente respectivement un diamètre d1 , dT, d3, d3’ allant de 0,10 mm à 0,60 mm, de préférence de 0,12 mm à 0,50 mm et plus préférentiellement de 0,15 mm à 0,42 mm.
[073] PROCEDE DE FABRICATION DU CABLE SELON L’INVENTION
[074] Un autre objet de l’invention est un procédé de fabrication d’un câble multi-torons à deux couches, dans lequel:
- dans une étape, on assemble en hélice K>1 torons internes par câblage ou retordage pour former une couche interne du câble ; le ou chaque toron interne étant à deux couches et comprenant : une couche interne constituée de Q= 2, 3 ou 4 fils métalliques internes, et une couche externe constituée de N fils métalliques externes de diamètre d3 enroulés autour de la couche interne de sorte que la somme SI3 des distances interfils I3 de la couche externe du ou de chaque toron interne est supérieure ou égale au diamètre d3, ;
- dans un étape, on entoure la couche interne d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G pour former une couche interne gainée, l’épaisseur G de composition élastomérique étant telle que le rapport R2/Rt va de 1 ,02 à 1 ,25 avec Rt étant le rayon d’hélice la couche externe théorique obtenue lorsque la couche interne est directement au contact de la couche externe théorique ;
- dans une étape, on assemble en hélice L>1 torons externes autour de la couche interne du câble par câblage ou retordage, chaque toron externe étant à deux couches et comprenant : une couche interne constituée de Q’=2, 3 ou 4 fils métalliques internes, et une couche externe constituée de N’ fils métalliques externes de diamètre d3’ enroulés autour de la couche interne de sorte que la somme SI3’ des distances interfils I3’ de la couche externe de chaque toron externe est supérieure ou égale au diamètre d3’ ;
- dans une étape, on utilise des moyens pour rapprocher la couche externe du câble du cercle dans lequel la couche interne du câble est circonscrite de telle sorte à ce que le rapport R2/Rt va de 1 ,00 à 1 ,10.
[075] Avantageusement, les étapes d’assemblage en hélice des K>1 torons internes et des L>1 torons externes autour de la couche interne du câble se font par câblage.
[076] Avantageusement, les moyens utilisés pour rapprocher la couche externe du câble du cercle dans lequel la couche interne du câble est circonscrite sont, par exemple, constitués de deux rangées de galets montées en vis-à-vis mais décalées et entre lesquelles on fait passer le câble.
[077] Dans un mode de réalisation, une des rangées est mobile et peut être rapprochée de la rangée fixe pour que le câble subisse une succession de flexion.
[078] Dans un autre mode de réalisation, les rangées de galets sont mobiles autour de l’axe du câble.
[079] PRODUIT RENFORCE SELON L’INVENTION
[080] Un autre objet de l’invention est un produit renforcé comprenant une matrice élastomérique et au moins un câble tel que défini ci-dessus.
[081] Avantageusement, le produit renforcé comprend un ou plusieurs câbles selon l’invention noyés dans la matrice élastomérique, et dans le cas de plusieurs câbles, les câbles sont agencés côte à côte selon une direction principale.
[082] PNEUMATIQUE SELON L’INVENTION
[083] Un autre objet de l’invention est un pneumatique comprenant au moins un câble ou un produit renforcé tel que défini ci-dessus.
[084] De préférence, le pneumatique comporte une armature de carcasse ancrée dans deux bourrelets et surmontée radialement par une armature de sommet elle-même surmontée d'une bande de roulement, l’armature de sommet étant réunie auxdits bourrelets par deux flancs et comportant au moins un câble tel que défini ci-dessus.
[085] Dans un mode de réalisation préféré, l’armature de sommet comprend une armature de protection et une armature de travail, l’armature de travail comprenant au moins un câble tel que défini ci-dessus, l’armature de protection étant radialement intercalée entre la bande de roulement et l’armature de travail.
[086] Le câble est tout particulièrement destiné à des véhicules industriels choisis parmi des véhicules lourds tels que "Poids lourd" - i.e., métro, bus, engins de transport routier (camions, tracteurs, remorques), véhicules hors-la-route -, engins agricoles ou de génie civil, autres véhicules de transport ou de manutention.
[087] De manière préférentielle, le pneumatique est pour véhicule de type génie civil. Ainsi, le pneumatique présente une dimension dans laquelle le diamètre, en pouces, du siège de la jante sur laquelle le pneumatique est destiné à être monté est supérieur ou égal à 40 pouces. [088] L’invention sera mieux comprise à la lecture des exemples qui vont suivre, donnés uniquement à titre d’exemples non limitatifs et faites en se référant aux dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe perpendiculaire à la direction circonférentielle d’un pneumatique selon l’invention ;
- la figure 2 est une vue de détails de la zone II de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe d’un produit renforcé selon l’invention ;
- la figure 4 est une vue schématique en coupe perpendiculaire à l’axe du câble (supposé rectiligne et au repos) d’un câble (50) selon un premier mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 d’un câble (60) selon un deuxième mode de réalisation l’invention ;
- la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 4 d’un câble (70) selon un troisième mode de réalisation de l’invention ;
- la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 4 d’un câble (80) selon un quatrième mode de réalisation de l’invention ;
- les figures 8 et 9 sont des représentations schématiques d’une installation de fabrication d’un câble (50) selon un premier mode de réalisation l’invention ;
- la figure 10 est une représentation schématique de l’étape 400 de rapprochement de la couche externe vers la couche interne d’un câble (50) selon un premier mode de réalisation l’invention ; et
- la figure 11 est une photographie d’un câble témoin (T1) et d’un câble (50) selon un premier mode de réalisation de l’invention.
[089] EXEMPLE DE PNEUMATIQUE SELON L’INVENTION
[090] Dans les figures 1 et 2, on a représenté un repère X, Y, Z correspondant aux orientations habituelles respectivement axiale (X), radiale (Y) et circonférentielle (Z) d’un pneumatique.
[091] Le « plan circonférentiel médian » M du pneumatique est le plan qui est normal à l'axe de rotation du pneumatique et qui se situe à équidistance des structures annulaires de renfort de chaque bourrelet.
[092] On a représenté sur les figures 1 et 2 un pneumatique selon l’invention et désigné par la référence générale 10.
[093] Le pneumatique 10 est pour véhicule lourd de type génie civil, par exemple de type « dumper ». Ainsi, le pneumatique 10 présente une dimension de type 53/80R63.
[094] Le pneumatique 10 comporte un sommet 12 renforcé par une armature de sommet 14, deux flancs 16 et deux bourrelets 18, chacun de ces bourrelets 18 étant renforcé avec une structure annulaire, ici une tringle 20. L’armature de sommet 14 est surmontée radialement d'une bande de roulement 22 et réunie aux bourrelets 18 par les flancs 16. Une armature de carcasse 24 est ancrée dans les deux bourrelets 18, et est ici enroulée autour des deux tringles 20 et comprend un retournement 26 disposé vers l'extérieur du pneumatique 20 qui est ici représenté monté sur une jante 28. L’armature de carcasse 24 est surmontée radialement par l’armature de sommet 14.
[095] L'armature de carcasse 24 comprend au moins une nappe de carcasse 30 renforcée par des câbles de carcasse radiaux (non représentés). Les câbles de carcasse sont agencés sensiblement parallèlement les uns aux autres et s'étendent d’un bourrelet 18 à l'autre de manière à former un angle compris entre 80° et 90° avec le plan circonférentiel médian M (plan perpendiculaire à l'axe de rotation du pneumatique qui est situé à mi-distance des deux bourrelets 18 et passe par le milieu de l'armature de sommet 14).
[096] Le pneumatique 10 comprend également une nappe d’étanchéité 32 constituée d’un élastomère (communément appelée gomme intérieure) qui définit la face radialement interne 34 du pneumatique 10 et qui est destinée à protéger la nappe de carcasse 30 de la diffusion d’air provenant de l’espace intérieur au pneumatique 10.
[097] L’armature de sommet 14 comprend, radialement de l’extérieur vers l’intérieur du pneumatique 10, une armature de protection 36 agencée radialement à l’intérieur de la bande de roulement 22, une armature de travail 38 agencée radialement à l’intérieur de l’armature de protection 36 et une armature additionnelle 40 agencée radialement à l’intérieur de l’armature de travail 38. L’armature de protection 36 est ainsi radialement intercalée entre la bande de roulement 22 et l’armature de travail 38. L’armature de travail 38 est radialement intercalée entre l’armature de protection 36 et l’armature additionnelle 40.
[098] L’armature de protection 36 comprend des première et deuxième nappes de protection 42, 44 comprenant des câbles métalliques de protection, la première nappe 42 étant agencée radialement à l’intérieur de la deuxième nappe 44. De façon optionnelle, les câbles métalliques de protection font un angle au moins égal à 10°, de préférence allant de 10° à 35° et préférentiellement de 15° à 30° avec la direction circonférentielle Z du pneumatique.
[099] L’armature de travail 38 comprend des première et deuxième nappes de travail 46, 48, la première nappe 46 étant agencée radialement à l’intérieur de la deuxième nappe 48. Chaque nappe 46, 48 comprend au moins un câble 50. De façon optionnelle, les câbles métalliques 50 de travail sont croisés d’une nappe de travail à l’autre et font un angle au plus égal à 60°, de préférence allant de 15° à 40° avec la direction circonférentielle Z du pneumatique.
[0100] L’armature additionnelle 40, également appelée bloc limiteur, dont la fonction est de reprendre en partie les sollicitations mécaniques de gonflage, comprend, par exemple et de façon connue en soi, des éléments de renfort métalliques additionnels, par exemple tels que décrits dans FR 2 419 181 ou FR 2 419 182 faisant un angle au plus égal à 10°, de préférence allant de 5° à 10° avec la direction circonférentielle Z du pneumatique 10.
[0101] EXEMPLE DE PRODUIT RENFORCE SELON L’INVENTION [0102] On a représenté sur la figure 3 un produit renforcé selon l’invention et désigné par la référence générale 100. Le produit renforcé 100 comprend au moins un câble 50, en l’espèce plusieurs câbles 50, noyés dans la matrice élastomérique 102.
[0103] Sur la figure 3, on a représenté la matrice élastomérique 102, les câbles 50 dans un repère X, Y, Z dans lequel la direction Y est la direction radiale et les directions X et Z sont les directions axiale et circonférentielle. Sur la figure 3, le produit renforcé 100 comprend plusieurs câbles 50 agencés côte à côte selon la direction principale X et s’étendant parallèlement les uns aux autres au sein du produit renforcé 100 et noyés collectivement dans la matrice élastomérique 102.
[0104] CABLE SELON UN PREMIER MODE DE REALISATION DE L’INVENTION [0105] On a représenté sur la figure 4 le câble 50 selon un premier mode de réalisation de l’invention. Le câble 50 est représenté avant l’étape 400 de rapprochement de la couche externe CE du câble du cercle dans lequel la couche interne Cl du câble est circonscrite. [0106] Le câble 50 est métallique et est du type multi-torons à deux couches cylindriques. Ainsi, on comprend que les couches de torons constituant le câble 50 sont au nombre de deux, ni plus, ni moins.
[0107] Le câble 50 comprend une couche interne Cl du câble constituée de K>1 toron(s) interne(s) Tl. En l’espèce, K=1 , 2, 3 ou 4, de préférence K=1 , 2 ou 3 et plus préférentiellement K— 1 ou 3, ici K=3. La couche interne Cl est entourée d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G formant alors la couche interne gainée CIG. La couche externe CE est constituée de L>1 torons externes TE enroulés autour de la couche interne gainée CIG du câble présentant un rayon d’hélice R2. En l’espèce, L=6, 7, 8, 9 ou 10, de préférence L=6, 7, 8 ou 9 et plus préférentiellement L=6 ou 9 et en l’espèce L=9. R2 est ici égal à 2,50 mm. [0108] L’épaisseur G de composition élastomérique est telle que le rapport R2/Rt va de 1 ,02 à 1 ,25 avec Rt étant le rayon d’hélice la couche externe théorique CET obtenue lorsque la couche interne Cl est directement au contact de la couche externe théorique CET. Ici, R2= 2,40 et R2/Rt = 2,40/2,28= 1 ,05.
[0109] Le câble 50 est enfin obtenu par un procédé comprenant une étape 500 pour rapprocher la couche externe CE du câble du cercle dans lequel la couche interne Cl du câble est circonscrite de telle sorte à ce que le rapport R2/Rt va de 1 ,00 à 1 ,10. Ici R2=2,32 et R2/Rt=2, 33/2, 28=1 , 02.
[0110] Le câble 50 comprend également une frette F non représentée constituée d’un unique fil de frette.
[0111] Torons internes Tl du câble 50
[0112] Chaque toron interne Tl est à deux couches et comprend une couche interne C1 constituée de Q= 2, 3 ou 4 fils métalliques internes F1 et une couche externe C3 constituée de N fils métalliques externes F3 enroulés autour de la couche interne C1 .
[0113] Ici Q=3.
[0114] N =7, 8, 9 ou 10, ici N=8.
[0115] La couche externe C3 de chaque toron interne Tl est désaturée et est incomplètement insaturée. Etant désaturée, La distance interfils de la couche externe de chaque toron interne est supérieure ou égale à 15 pm, plus préférentiellement supérieure ou égale à 35 pm, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 50 pm et très préférentiellement supérieure ou égale à 60 pm et ici égale à 66 pm. La. somme SI3 des distances interfils I3 de la couche externe de chaque toron interne est supérieure ou égale au diamètre d3 des fils externes de la couche externe de chaque toron interne Ici, la somme SI3= 0,53mm, valeur supérieure à d3=0,35 mm.
[0116] Chaque fil interne et externe de chaque toron interne Tl présente respectivement un diamètre d1 et d3. Chaque diamètre des fils interne d1 et externes d3 de chaque toron interne Tl va de 0,10 mm à 0,60 mm, de préférence de 0,12 mm à 0,50 mm et plus préférentiellement de 0,14 mm à 0,42 mm. Ici d1 =d3=0,35mm.
[0117] Torons externes TE du câble 50
[0118] Chaque toron externe TE est à deux couches et comprend une couche interne CT constituée de Q’= 2, 3 ou 4 fils métalliques internes F et une couche externe C3’ constituée de N’ fils métalliques externes F3’ enroulés autour de la couche interne C1 ’.
[0119] Ici Q’=3.
[0120] N’ =7, 8, 9 ou 10, ici N’=8.
[0121] La couche externe C3’ de chaque toron externe TE est désaturée Etant désaturée, la distance interfils I3’ de la couche externe C3’ séparant en moyenne les N’ fils externes est supérieure ou supérieure ou égale à 15 pm, plus préférentiellement supérieure ou égale à 35 pm, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 50 pm et très préférentiellement supérieure ou égale à 60 pm et ici égale à 66 pm. La somme SI3’ des distances interfils I3’ de la couche externe de chaque toron externe est supérieure ou égale au diamètre d3 des fils externes de la couche externe de chaque toron externe Ici, la somme SI3’= 0,53 mm, valeur supérieure à d3’=0,35 mm.
[0122] .Chaque fil interne et externe de chaque toron externe TE présente respectivement un diamètre dT et d3’. Chaque diamètre des fils interne dT et externes d3’ de chaque toron externe TE va de 0,10 mm à 0,60 mm, de préférence de 0,12 mm à 0,50 mm et plus préférentiellement de 0,14 mm à 0,42 mm. Ici d1’=d3’=0,35mm.
[0123] Le câble 50 est tel que Q=3 et N=8, chaque fil métallique interne F1 de chaque toron interne Tl présente un diamètre d1 égal au diamètre d3 de chaque fil externe F3 de chaque toron interne Tl ; Q’= 3 et N’=8, chaque fil métallique interne de chaque toron externe TE présente un diamètre dT égal au diamètre d3’ de chaque fil externe de chaque toron externe TE ; et d1=d3=d1 ’=d3’. Ici d1=d3=d1 ’=d3’=0,35 mm.
[0124] La couche externe CE du câble est désaturée. La distance E inter-torons moyenne séparant deux torons externes TE adjacents est donc supérieure ou égale à 20 pm. De préférence, la distance E inter-torons moyenne séparant deux torons externes TE adjacents est supérieure ou égale à 40 pm et plus préférentiellement à 50 pm. Ici, la distance inter-torons E est égale à 125 pm.
[0125] Chaque fil présente une résistance à la rupture, notée Rm, telle que 2500 < Rm < 3100 MPa. On dit de l’acier de ces fils qu’il est de grade SHT (« Super High Tensile »). D’autres fils peuvent être utilisés, par exemple des fils de grade inférieur, par exemple de grade NT (« Normal Tensile ») ou HT (« High Tensile »), comme des fils de grade supérieur, par exemple de grade UT (« Ultra Tensile ») ou MT (« Mega Tensile »).
[0126] PROCEDE DE FABRICATION DU CABLE SELON L’INVENTION
[0127] Nous allons maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication du câble muti- torons 50 en référence aux figures 8 et 9.
[0128] Chaque toron interne précédemment décrit est fabriqué selon des procédés connus comportant les étapes suivantes, opérées préférentiellement en ligne et en continu :
- tout d’abord, une première étape d’assemblage par câblage des Q=2, 3 ou 4 fils internes F1 de la couche interne C1 au pas p1 et dans le sens Z pour former la couche interne C1 en un premier point d’assemblage ;
- suivie d’une deuxième étape d’assemblage par câblage ou retordage des N fils externes F3 autour des Q fils internes F1 de la couche interne C1 au pas p3 et dans le sens Z pour former la couche externe C3 en un deuxième point d’assemblage;
- préférentiellement une étape d’équilibrage final des torsions.
[0129] Dans une étape 100, on assemble en hélice K>1 torons internes Tl par câblage pour former une couche interne Cl du câble. [0130] Dans une étape 200, on entoure la couche interne Cl d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G pour former une couche interne gainée CIG , l’épaisseur G de composition élastomérique étant telle que le rapport R2/Rt va de 1 ,02 à 1 ,25 avec Rt étant le rayon d’hélice la couche externe théorique CET obtenue lorsque la couche interne Cl est directement au contact de la couche externe théorique CET.
[0131] Chaque toron externe précédemment décrit est fabriqué selon des procédés connus comportant les étapes suivantes, opérées préférentiellement en ligne et en continu:
- tout d’abord, une première étape d’assemblage par câblage des Q’= 2, 3 ou 4 fils internes F T de la couche interne CT au pas pT et dans le sens Z pour former la couche interne CT en un premier point d’assemblage ;
- suivie d’une deuxième étape d’assemblage par câblage ou retordage des N’ fils externes F3’ autour des Q’ fils internes F1 ’ de la couche interne C1 ’ au pas p3’ et dans le sens Z pour former la couche externe C3’ en un deuxième point d’assemblage;
- préférentiellement une étape d’équilibrage final des torsions.
[0132] Par « équilibrage de torsion », on entend ici de manière bien connue de l’homme du métier l’annulation des couples de torsion résiduels (ou du retour élastique de de torsion) s’exerçant sur chaque fil du toron, dans la couche intermédiaire comme dans la couche externe.
[0133] Après cette étape ultime d’équilibrage de la torsion, la fabrication du toron est terminée. Chaque toron est enroulé sur une ou plusieurs bobines de réception, pour stockage, avant l’opération ultérieure d’assemblage par câblage des torons élémentaires pour l’obtention du câble multi-torons.
[0134] Dans une étape 300, on assemble en hélice L>1 torons externes TE par câblage autour de la couche interne Cl du câble. Dans une étape 400, on utilise des moyens 500 pour rapprocher la couche externe CE du câble du cercle dans lequel la couche interne Cl du câble est circonscrite de telle sorte à ce que le rapport R2/Rt va de 1 ,00 à 1 ,10.
[0135] Cette étape 400 est décrite en référence à la figure 10.
[0136] Les moyens 500 utilisés pour rapprocher la couche externe CE du câble du cercle dans lequel la couche interne Cl du câble est circonscrite sont, par exemple, constitués de deux rangées de galets montées en vis-à-vis mais décalés et entre lesquels on fait passer le câble. Chaque rangée contient entre 6 et 8 galets. Une des rangées est mobile et peut être rapprochée de la rangée fixe pour que le câble subisse une succession de flexion. Ces rangées de galets peuvent être fixes ou mobiles autour de l’axe du câble.
[0137] Ainsi, le câble subit une succession de flexions qui permettent de réduire son diamètre comme illustré en figure 10.
[0138] L est égal au nombre maximum de torons externes (TE) Lmax pouvant être disposés sur la couche externe théorique (CET) présentant un rayon d’hélice Rt et L est tel que la couche externe (CE) soit incomplètement insaturée. Ici Lmax =9 et L=Lmax=9.
[0139] L’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est strictement supérieure à 0 mm et de préférence supérieure ou égale à 0,01 mm. et l’épaisseur G est inférieure ou égale à 0,80 mm, de préférence inférieure ou égale à 0,60 mm et plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,52 mm. Ici, G=0,05 mm.
[0140] La composition élastomérique comprend un système de vulcanisation, une charge et un élastomère diénique.
[0141] On utilise comme composition élastomérique, une composition d’élastomère(s) diénique(s) conventionnelle pour pneumatique, à base de caoutchouc naturel (peptisé) et de noir de carbone N330 (65 pce), comportant en outre les additifs usuels suivants: soufre (7 pce), accélérateur sulfénamide (1 pce), ZnO (8 pce), acide stéarique (0,7 pce), antioxydant (1 ,5 pce), naphténate de cobalt (1 ,5 pce) (pce signifiant parties en poids pour cent parties d'élastomère) ; le module E10 de la composition élastomérique d'enrobage est de 10 MPa environ.
[0142] Eventuellement, dans une dernière étape d’assemblage, on enroule la frette F au pas pf dans le sens S autour de l’assemblage précédemment obtenu.
[0143] Le câble est ensuite incorporé par calandrage à des tissus composites formés d'une composition connue à base de caoutchouc naturel et de noir de carbone à titre de charge renforçante, utilisée conventionnellement pour la fabrication des armatures de sommet de pneumatiques radiaux. Cette composition comporte essentiellement, en plus de l'élastomère et de la charge renforçante (noir de carbone), un antioxydant, de l'acide stéarique, une huile d'extension, du naphténate de cobalt en tant que promoteur d'adhésion, enfin un système de vulcanisation (soufre, accélérateur, ZnO).
[0144] Les tissus composites renforcés par ces câbles comportent une matrice de composition élastomérique formée de deux couches fines de composition élastomérique qui sont superposées de part et d’autre des câbles et qui présentent respectivement une épaisseur allant de 1 et 4 mm. Le pas de calandrage (pas de pose des câbles dans le tissu de composition élastomérique) va de 4 mm à 8 mm.
[0145] Ces tissus composites sont ensuite utilisés en tant que nappe de travail dans l’armature de sommet lors du procédé de fabrication du pneumatique, dont les étapes sont par ailleurs connues de l’homme du métier.
[0146] CABLE SELON UN DEUXIEME MODE DE REALISATION DE L’INVENTION [0147] On a représenté sur la figure 5 un câble 60 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Le câble 60 est représenté avant l’étape 400 de rapprochement de la couche externe CE du câble du cercle dans lequel la couche interne Cl du câble est circonscrite. Les éléments analogues au premier mode de réalisation sont désignés par des références identiques.
[0148] A la différence du premier mode de réalisation décrit précédemment, le câble 60 selon le deuxième mode de réalisation est tel que K=1 et L =6.
[0149] CABLE SELON UN TROISIEME MODE DE REALISATION DE L’INVENTION [0150] On a représenté sur la figure 6 un câble 70 selon un troisième mode de réalisation de l’invention après l’étape 400 de rapprochement de la couche externe CE du câble du cercle dans lequel la couche interne Cl du câble est circonscrite.
[0151] A la différence du premier mode de réalisation du câble 50 décrit précédemment, le câble 70 selon le troisième mode de réalisation est tel que K=2 et L=9.
[0152] CABLE SELON UN QUATRIEME MODE DE REALISATION DE L’INVENTION [0153] On a représenté sur la figure 7 un câble 80 selon un quatrième mode de réalisation de l’invention après l’étape 400 de rapprochement de la couche externe CE du câble du cercle dans lequel la couche interne Cl du câble est circonscrite.
[0154] A la différence du premier mode de réalisation du câble 50 décrit précédemment, le câble 80 selon le quatrième mode de réalisation est tel que K=4 et L=10.
[0155] On a résumé dans le tableau 1 ci-dessous les caractéristiques pour les différents câbles 50, 51, 60, 70 et 80.
Tableau 1
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000021_0001
[0156] TESTS COMPARATIFS
[0157] TEST DE PERMEABILITE A L’AIR
[0158] Ce test permet de déterminer la perméabilité longitudinale à l'air des câbles testés, par mesure du volume d'air traversant une éprouvette sous pression constante pendant un temps donné. Le principe d'un tel test, bien connu de l'homme du métier, est de démontrer l'efficacité du traitement d'un câble pour le rendre imperméable à l'air ; il a été décrit par exemple dans la norme ASTM D2692-98.
[0159] Un tel test est réalisé sur des câbles issus de fabrication et non vieillis. Les câbles bruts sont préalablement enrobés de l'extérieur par une composition élastomérique dite d'enrobage. Pour cela, une série de 10 câbles disposés parallèlement (distance inter-câble : 20 mm) est placée entre deux couches ou "skims" (deux rectangles de 80 x 200 mm) d'une composition élastomérique diénique à l'état cru, chaque skim ayant une épaisseur de 5 mm ; le tout est alors bloqué dans un moule, chacun des câbles étant maintenu sous une tension suffisante (par exemple 3 daN) pour garantir sa rectitude lors de la mise en place dans le moule, à l'aide de modules de serrage ; puis on procède à la vulcanisation (cuisson) pendant environ 10 à 12 heures à une température d’environ 120°C et sous une pression de 15 bar (piston rectangulaire de 80 x 200 mm). Après quoi, on démoule l'ensemble et on découpe 10 éprouvettes de câbles ainsi enrobés, sous forme de parallélépipèdes de dimensions 7x7x60 mm, pour caractérisation.
[0160] On utilise comme composition élastomérique d'enrobage une composition d’élastomère(s) diénique(s) conventionnelle pour pneumatique, à base de caoutchouc naturel (peptisé) et de noir de carbone N330 (65 pce), comportant en outre les additifs usuels suivants: soufre (7 pce), accélérateur sulfénamide (1 pce), ZnO (8 pce), acide stéarique (0,7 pce), antioxydant (1 ,5 pce), naphténate de cobalt (1 ,5 pce) (pce signifiant parties en poids pour cent parties d'élastomère) ; le module E10 de la composition élastomérique d'enrobage est de 10 MPa environ.
[0161] Le test est réalisé sur 6 cm de longueur de câble, enrobé donc par sa composition élastomérique (ou composition élastomérique d'enrobage) environnante à l'état cuit, de la manière suivante : on envoie de l'air à l'entrée du câble, sous une pression de 1 bar, et on mesure le volume d'air à la sortie, à l'aide d'un débitmètre (calibré par exemple de 0 à 500 cm3/min). Pendant la mesure, l'échantillon de câble est bloqué dans un joint étanche comprimé (par exemple un joint en mousse dense ou en caoutchouc) de telle manière que seule la quantité d'air traversant le câble d'une extrémité à l'autre, selon son axe longitudinal, est prise en compte par la mesure ; l'étanchéité du joint étanche lui-même est contrôlée préalablement à l'aide d'une éprouvette de composition élastomérique pleine, c’est-à-dire sans câble.
[0162] Le débit d'air moyen mesuré (moyenne sur les 10 éprouvettes) est d'autant plus faible que l'imperméabilité longitudinale du câble est élevée. La mesure étant faite avec une précision de ± 0,2 cm3/min, les valeurs mesurées inférieures ou égales à 0,2 cm3/min sont considérées comme nulles ; elles correspondent à un câble qui peut être qualifié d'étanche (totalement étanche) à l'air selon son axe (i.e., dans sa direction longitudinale).
[0163] On a résumé dans le tableau 2, les caractéristiques des câbles témoins T1 et T2 et du câble de l’état de la technique EDT (exemple 3 de WO2016051669).
[0164] Tableau 2
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000023_0001
respectivement pour les différents câbles témoins T 1 et T2, le câble de l’état de la technique EDT, et les câbles selon l’invention 50, 60 et 80. Les résultats à ces tests sont donnés en base 100. Ainsi, un résultat de 100 à l’un ou l’autre de ces tests signifie que le câble testé présente une pénétrabilité maximale, c’est-à-dire que le câble est totalement étanche à l’air.
[0166] Tableau 3
Figure imgf000023_0002
Figure imgf000024_0001
[0167] Tableau 4
Figure imgf000024_0002
[0168] Tableau 5
Figure imgf000024_0003
Figure imgf000025_0001
supérieure à celle du câble témoin T1 et donc une pénétrabilité proche de 100% et ce, uniquement en raison du rapport R2/Rt conforme à l’invention. On constate d’ailleurs sur la figure 11 , que le capillaire central est totalement pénétré pour le câble 50 alors que celui de T1 ne l’est pas, les flèches indiquant les zones où il manque de la composition élastomérique. [0170] De la même façon, le câble 60 selon l’invention présente une pénétrabilité supérieure à celle du câble de l’état de la technique EDT.
[0171] De la même façon, le câble 80 selon l’invention présente une pénétrabilité nettement supérieure à celle du câble témoin à celle du câble témoin T2.
[0172] Ainsi les tableaux 3 à 5 montrent que, pour des constructions de câbles variées, la pénétration de la composition élastomérique dans le câble, et donc l'accessibilité du toron interne par cette composition élastomérique, est significativement améliorée pour un rapport R2/Rt conforme à l’invention grâce à la présence de la gaine d’épaisseur G par rapport aux câbles témoins pour lesquels R2/Rt=1.
[0173] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation précédemment décrits.
[0174] Pour des raisons de faisabilité industrielle, de coût et de performance globale, on préfère mettre en oeuvre l'invention avec des fils linéaires, c’est-à-dire droit, et de section transversale conventionnelle circulaire.
[0175] On pourra également combiner les caractéristiques des différents modes de réalisation décrits ou envisagés ci-dessus sous réserve que celles-ci soient compatibles entre elles.

Claims

Revendications
1. Câble (50) multi-torons à deux couches, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une couche interne (Cl) du câble constituée de K>1 toron(s) interne(s) (Tl), le ou chaque toron interne (Tl) étant à deux couches (C1 , C3) et comprenant :
• une couche interne (C1) constituée de Q= 2, 3 ou 4 fils métalliques internes (F 1 ), et
• une couche externe (C3) constituée de N fils métalliques externes (F3) de diamètre d3 enroulés autour de la couche interne (C1 ),
- une couche externe (CE) du câble constituée de L>1 torons externes (TE) enroulés autour de la couche interne (Cl) du câble présentant un rayon d’hélice R2, chaque toron externe (TE) étant à deux couches (CT, C3’) et comprenant :
• une couche interne (CT) constituée de Q’=2, 3 ou 4 fils métalliques internes (FT), et
• une couche externe (C3’) constituée de N’ fils métalliques externes (F3’) de diamètre d3’ enroulés autour de la couche interne (CT), dans lequel :
- la couche externe (C3) du ou de chaque toron interne (Tl) est désaturée de sorte que la somme SI3 des distances interfils I3 de la couche externe du ou de chaque toron interne (Tl) est supérieure ou égale au diamètre d3;
- la couche externe (C3’) de chaque toron externe (TE) est désaturée de sorte que la somme SI3’ des distances interfils I3’ de la couche externe (C3’) de chaque toron externe (TE) est supérieure ou égale au diamètre d3’ ;
- le câble (50) est obtenu par un procédé comprenant :
- une étape de fabrication de la couche interne gainée (CIG) dans laquelle on entoure la couche interne (Cl) d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G puis d’une couche externe (CE), l’épaisseur G de composition élastomérique étant telle que le rapport R2/Rt va de 1 ,02 à 1 ,25 avec Rt étant le rayon d’hélice la couche externe théorique (CET) obtenue lorsque la couche interne (Cl) est directement au contact de la couche externe théorique (CET) ; et
- une étape (400) pour rapprocher la couche externe (CE) du câble du cercle dans lequel la couche interne (Cl) du câble est circonscrite de telle sorte à ce que le rapport R2/Rt va de 1 ,00 à 1 ,10.
2. Câble (50) selon la revendication 1 , dans lequel la couche externe (CE) du câble est saturée de sorte que la distance inter-torons des torons externes définie, sur une section du câble perpendiculaire à l’axe principal du câble (50), comme la distance la plus courte qui sépare, en moyenne, les enveloppes circulaires dans lesquelles sont inscrits deux torons externes (TE) adjacents soit inférieure strictement à 20 pm.
3. Câble (50) selon la revendication 1 , dans lequel L est égal au nombre maximum de torons externes (TE) Lmax pouvant être disposés sur la couche externe théorique (CET) présentant un rayon d’hélice Rt et L est tel que la couche externe (CE) soit incomplètement in saturée.
4. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est strictement supérieure à 0 mm et de préférence supérieure ou égale à 0,01 mm.
5. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’épaisseur G de la gaine de composition élastomérique est inférieure ou égale à 0,80 mm, de préférence inférieure ou égale à 0,60 mm et plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,52 mm.
6. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition élastomérique comprend un élastomère choisi dans le groupe constitué par les polybutadiènes, le caoutchouc naturel, les polyisoprènes de synthèse, les copolymères de butadiène, les copolymères d'isoprène, et les mélanges de ces élastomères.
7. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel K— 1 , 2, 3 ou 4, de préférence K=1 , 2 ou 3 et plus préférentiellement K=1 ou 3.
8. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel L=6, 7, 8, 9 ou 10 de préférence L=6, 7, 8 ou 9 et plus préférentiellement L=6 ou 9.
9. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel N =7, 8, 9 ou 10.
10. Câble (50) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel N’ =7, 8, 9 ou 10.
11 . Procédé de fabrication d’un câble (50) multi-torons à deux couches, caractérisé en ce que:
- dans une étape (100), on assemble en hélice K>1 torons internes (Tl) par câblage ou retordage pour former une couche interne (Cl) du câble ; le ou chaque toron interne (Tl) étant à deux couches (C1 , C3) et comprenant : une couche interne (C1 ) constituée de Q= 2,
3 ou 4 fils métalliques internes (F1 ), et une couche externe (C3) constituée de N fils métalliques externes (F3) de diamètre d3 enroulés autour de la couche interne (C1) de sorte que la somme SI3 des distances interfils I3 de la couche externe du ou de chaque toron interne (Tl) est supérieure ou égale au diamètre d3;
- dans une étape (200), on entoure la couche interne (Cl) d’une composition élastomérique présentant une épaisseur G pour former une couche interne gainée (CIG) , l’épaisseur G de composition élastomérique étant telle que le rapport R2/Rt va de 1 ,02 à 1 ,25 avec Rt étant le rayon d’hélice la couche externe théorique (CET) obtenue lorsque la couche interne (Cl) est directement au contact de la couche externe théorique (CET) ;
- dans une étape (300), on assemble en hélice L>1 torons externes (TE) autour de la couche interne (Cl) du câble par câblage ou retordage, chaque toron externe (TE) étant à deux couches (CT, C3’) et comprenant : une couche interne (CT) constituée de Q’=2, 3 ou 4 fils métalliques internes (FT), et une couche externe (C3’) constituée de N’ fils métalliques externes (F3’) de diamètre d3’ enroulés autour de la couche interne (CT) de sorte que la somme SI3’ des distances interfils I3’ de la couche externe (C3’) de chaque toron externe (TE) est supérieure ou égale au diamètre d3’ ;
- dans une étape (400), on utilise des moyens (500) pour rapprocher la couche externe (CE) du câble du cercle dans lequel la couche interne (Cl) du câble est circonscrite de telle sorte à ce que le rapport R2/Rt va de 1 ,00 à 1 ,10.
12. Produit renforcé (100), caractérisé en ce qu’il comprend une matrice élastomérique (102) et au moins un câble (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
13. Pneumatique (10), caractérisé en ce qu’il comprend au moins un câble (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 ou un produit renforcé selon la revendication 12.
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