FR3122675A1 - Two-Layer Multi-Strand Rope with Improved Areal Breaking Energy - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un câble (50) multi-torons comprenant une couche interne (CI) du câble constituée de K=3 ou 4 torons internes (TI) à deux couches (C1, C3) avec la couche interne (C1) constituée de Q = 2, 3 ou 4 fils métalliques internes (F1) et la couche externe (C3) constituée de N fils métalliques externes (F3) et une couche externe (CE) du câble constituée de L>1 torons externes (TE) à trois couches (C1’, C2’,C3’) enroulés autour de la couche interne (CI) du câble avec la couche interne (C1’) constituée de Q’ fils métalliques internes (F1’) , la couche intermédiaire (C2’) constituée de M’ fils métalliques intermédiaires (F2’) et la couche externe (C3’) constituée de N’ fils métalliques externes (F3’). Le câble (50) présente une énergie à rupture surfacique ES ≥ 165 N.mm-1 avec ES= x x Cfrag / D, avec somme des forces à rupture pour Nc fils, somme de l’allongement total des Nc fils, Cfrag coefficient de fragilisation du câble (50) et D diamètre du câble (50). Figure pour l’abrégé : Fig 4The invention relates to a multi-strand cable (50) comprising an internal layer (CI) of the cable consisting of K=3 or 4 internal strands (TI) with two layers (C1, C3) with the internal layer (C1) consisting of Q = 2, 3 or 4 internal metallic wires (F1) and the external layer (C3) made up of N external metallic wires (F3) and an external layer (CE) of the cable made up of L>1 external strands (TE) with three layers (C1', C2', C3') wound around the internal layer (CI) of the cable with the internal layer (C1') consisting of Q' internal metal wires (F1'), the intermediate layer (C2') consisting of M' intermediate metal wires (F2') and the external layer (C3') consisting of N' external metal wires (F3'). The cable (50) has a surface breaking energy ES ≥ 165 N.mm-1 with ES= x x Cfrag / D, with sum of the breaking forces for Nc wires, sum of the total elongation of the Nc wires, Cfrag coefficient of weakening of the cable (50) and D diameter of the cable (50). Figure for abstract: Fig 4
Description
L’invention concerne des câbles et un pneumatique comprenant ces câbles.The invention relates to cables and a tire comprising these cables.
On connait de l’état de la technique, notamment du document US20090205308 un pneumatique pour véhicule de génie civil à armature de carcasse radiale comprenant une bande de roulement, deux bourrelets inextensibles, deux flancs reliant les bourrelets à la bande de roulement et une armature de sommet, disposée circonférentiellement entre l’armature de carcasse et la bande de roulement. Cette armature de sommet comprend quatre nappes renforcées par des éléments de renforts tels que des câbles métalliques, les câbles d’une nappe étant noyés dans une matrice élastomérique de la nappe.We know from the state of the art, in particular from document US20090205308, a tire for civil engineering vehicles with a radial carcass reinforcement comprising a tread, two inextensible beads, two sidewalls connecting the beads to the tread and a reinforcement of crown, arranged circumferentially between the carcass reinforcement and the tread. This crown reinforcement comprises four plies reinforced by reinforcing elements such as metal cables, the cables of a ply being embedded in an elastomeric matrix of the ply.
Cette armature de sommet comprend plusieurs nappes de travail comprenant plusieurs éléments filaires de renfort. Chaque élément filaire de renfort de travail est un câble multi-torons à deux couches présentant une couche interne du câble constituée de K=3 torons internes à deux couches comprenant une couche interne constituée de Q=3 fils métalliques internes de diamètre d1= 0,195 mm et une couche externe constituée de N= 9 fils métalliques externes de diamètre d3= 0,195 mm enroulés autour de la couche interne ; une couche externe du câble constituée de L= 8 torons externes à trois couches comprenant une couche interne constituée de Q’= 3 fils métalliques internes de diamètre d1’=0,175 mm, une couche intermédiaire constituée de M=9 fils métalliques intermédiaires de diamètre d1= 0,175 mm et une couche externe constituée de N’=15 fils métalliques externes de diamètre d3’=0,175 mm enroulés autour de la couche interne. Le diamètre du câble non fretté est égal à 3,91 mm pour une force à rupture de 21776 N.This crown reinforcement comprises several working plies comprising several reinforcing wire elements. Each work reinforcement wire element is a two-layer multi-strand cable having an internal layer of the cable made up of K=3 internal two-layer strands comprising an internal layer made up of Q=3 internal metal wires with a diameter d1= 0.195 mm and an outer layer consisting of N=9 outer metal wires of diameter d3=0.195 mm wound around the inner layer; an outer layer of the cable consisting of L= 8 outer three-layer strands comprising an inner layer consisting of Q'= 3 internal metal wires with a diameter d1'=0.175 mm, an intermediate layer consisting of M=9 intermediate metal wires with a diameter d1 = 0.175 mm and an outer layer consisting of N′=15 outer metal wires of diameter d3′=0.175 mm wound around the inner layer. The diameter of the unhooped cable is equal to 3.91 mm for a breaking force of 21776 N.
D’une part, lors du passage du pneumatique sur des obstacles, par exemple sous la forme de cailloux, ces obstacles risquent de perforer le pneumatique jusqu’à atteindre l’armature de sommet. Ces perforations permettent l’entrée d’agents corrosifs dans l’armature de sommet du pneumatique et en réduisent la durée de vie.On the one hand, when the tire passes over obstacles, for example in the form of pebbles, these obstacles risk perforating the tire until it reaches the crown reinforcement. These perforations allow corrosive agents to enter the crown reinforcement of the tire and reduce its service life.
D’autre part, on a observé que les câbles des nappes sommet peuvent présenter des ruptures consécutives à des déformations et des efforts relativement importants exercés sur le câble, notamment lors du passage du pneumatique sur des obstacles.On the other hand, it has been observed that the cables of the crown plies can present ruptures following deformations and relatively high forces exerted on the cable, in particular when the tire passes over obstacles.
L’invention a pour objet un câble permettant de réduire, voire de supprimer, le nombre de rupture et le nombre de perforation.The subject of the invention is a cable making it possible to reduce, or even eliminate, the number of breaks and the number of perforations.
A cet effet l’invention a pour objet un câble multi-torons à deux couches, comprenant :
- une couche interne du câble constituée de K=3 ou 4 torons internes à deux couches 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 à trois couches enroulés autour de la couche interne du câble comprenant :
- une couche interne constituée de Q’ fil(s) métallique(s) interne(s),
- une couche intermédiaire constituée de M’ fils métalliques intermédiaires enroulés autour de la couche interne, et
- une couche externe constituée de N’ fils métalliques externes enroulés autour de la couche intermédiaire, dans lequel le câble présente une énergie à rupture surfacique ES ≥ 165 N.mm-1avec ES=
-
- Nc = K x(Q+N)+L x(Q’+M’+N’) est le nombre total de fils métalliques ;
- D est le diamètre du câble en mm ;
-
- Cfrag est le coefficient de fragilisation du câble sans unité avec
d3 est exprimé en mm,
αf est l’angle de contact entre les fils métalliques externes de 2 torons internes de la couche interne exprimé en radian,
αt est l’angle d’hélice de chaque toron interne exprimé en radian ;
Cste = 1500 N.mm-2.To this end, the subject of the invention is a two-layer multi-strand cable, comprising:
- an internal layer of the cable consisting of K=3 or 4 two-layer internal strands comprising:
- an internal layer made up of Q= 2, 3 or 4 internal metal wires, and
- an outer layer made up of N outer metal wires of diameter d3 wound around the inner layer,
- an outer layer of the cable consisting of L>1 outer strands with three layers wound around the inner layer of the cable comprising:
- an inner layer consisting of Q' internal metal wire(s),
- an intermediate layer made up of M' intermediate metal wires wound around the internal layer, and
- an outer layer made up of N' outer metal wires wound around the intermediate layer, in which the cable has a surface fracture energy ES ≥ 165 N.mm -1 with ES=
-
- Nc=K x(Q+N)+L x(Q'+M'+N') is the total number of metal wires;
- D is the cable diameter in mm;
-
- Cfrag is the unitless cable embrittlement coefficient with
d3 is expressed in mm,
αf is the contact angle between the outer wires of 2 inner strands of the inner layer expressed in radians,
αt is the helix angle of each internal strand expressed in radians;
Cst = 1500 N.mm -2 .
Grâce à son énergie de rupture surfacique relativement élevée, le câble selon l’invention permet de réduire les perforations et donc d’allonger la durée de vie du pneumatique et également de réduire le nombre de rupture. En effet, les inventeurs à l’origine de l’invention ont découvert que le critère déterminant pour réduire les ruptures du câble n’était pas uniquement la force à rupture comme cela est largement enseigné dans l’état de la technique mais l’énergie à rupture surfacique représentée dans la présente demande par un indicateur égal au produit de la force à rupture, de l’allongement à rupture et du coefficient de fragilisation du câble divisé par le diamètre du câble.Thanks to its relatively high surface breaking energy, the cable according to the invention makes it possible to reduce perforations and therefore to extend the life of the tire and also to reduce the number of breaks. Indeed, the inventors at the origin of the invention have discovered that the decisive criterion for reducing cable breaks was not only the breaking force as is widely taught in the state of the art but the energy with surface rupture represented in the present application by an indicator equal to the product of the force at rupture, the elongation at rupture and the embrittlement coefficient of the cable divided by the diameter of the cable.
Le coefficient de fragilisation permet de prendre en compte la perte de rendement du câble en traction dû à la fragilisation transverse dans les contacts inter-fils au niveau des fils métalliques externes entre 2 torons de la couche interne, zones où les pressions de contact sont localement les plus élevées. Ce coefficient de fragilisation dépend du nombre de fils métalliques externes de la couche interne, de l’angle de contact entre 2 torons internes de la couche interne, du diamètre d3 des fils métalliques externes de la couche interne, de l’angle d’hélice de chaque toron interne et de la force à rupture d’un toron interne et externe. Ainsi un câble solide aura un coefficient de fragilisation proche de 1 et un câble fragilisé aura un coefficient de fragilisation non optimal, plutôt proche de 0,5.The embrittlement coefficient makes it possible to take into account the loss of performance of the cable in tension due to the transverse embrittlement in the inter-wire contacts at the level of the external metallic wires between 2 strands of the internal layer, zones where the contact pressures are locally the highest. This embrittlement coefficient depends on the number of outer metal wires of the inner layer, the contact angle between 2 inner strands of the inner layer, the diameter d3 of the outer metal wires of the inner layer, the helix angle of each inner strand and the ultimate strength of an inner and outer strand. Thus a solid cable will have an embrittlement coefficient close to 1 and a weakened cable will have a non-optimal embrittlement coefficient, rather close to 0.5.
En effet, les câbles de l’état de la technique présentent soit une force à rupture relativement élevée mais un coefficient de fragilisation pas optimal, soit un coefficient de fragilisation, optimal, c’est-à-dire proche de 1 mais une force à rupture relativement faible comme l’exemple 2-3 de US20090205308. Dans les deux cas, les câbles de l’état de la technique présentent une énergie à rupture surfacique relativement faible. Le câble selon l’invention, du fait de son coefficient de fragilisation et de sa force à rupture relativement élevés présente une énergie de rupture surfacique relativement élevée.Indeed, the cables of the state of the art have either a relatively high breaking force but a non-optimal embrittlement coefficient, or an optimal embrittlement coefficient, that is to say close to 1 but a force at relatively weak rupture like example 2-3 of US20090205308. In both cases, the cables of the state of the art have a relatively low surface fracture energy. The cable according to the invention, because of its relatively high embrittlement coefficient and its breaking strength, has a relatively high surface breaking energy.
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 ».Any interval of values designated by the expression "between a and b" represents the range of values going 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” means the range of values going from the limit “a” to the limit “b”, that is to say including the strict limits “a” and “b”.
Par définition, le diamètre d’un toron est le diamètre du plus petit cercle dans lequel est circonscrit le toron.By definition, the diameter of a strand is the diameter of the smallest circle in which the strand is circumscribed.
Par définition, le diamètre du câble est le diamètre du plus petit cercle dans lequel est circonscrit le câble sans la frette.By definition, the diameter of the cable is the diameter of the smallest circle in which the cable is circumscribed without the hoop.
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.In the invention, the cable has two layers of strands, that is to say it comprises an assembly consisting 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.
Dans un mode de réalisation, le toron interne du câble est entouré d’une composition polymérique puis de la couche externe.In one embodiment, the inner strand of the cable is surrounded by a polymer composition and then by the outer layer.
Avantageusement, le toron interne est à couches cylindriques.Advantageously, the internal strand has cylindrical layers.
Avantageusement, chaque toron externe est à couches cylindriques.Advantageously, each outer strand has cylindrical layers.
De façon très avantageuse, le 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.Very advantageously, the inner strand and each outer 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 highly penetrable unlike a strand with compact layers in which the pitches of all the layers are equal and the directions of winding of all the layers are identical which has a much lower penetrability.
Le toron interne est à deux couches. Le toron interne comprend un assemblage de fils constitué de deux couches de fils, ni plus ni moins, c’est-à-dire que l’assemblage de fils a deux couches de fils, pas un, pas trois, mais uniquement deux.The inner strand is two-layered. The inner strand comprises a yarn assembly consisting of two layers of yarn, no more and no less, that is, the yarn assembly has two layers of yarn, not one, not three, but only two.
Le toron externe est à trois couches. Le toron externe comprend un assemblage de fils constitué de trois couches de fils, ni plus ni moins, c’est-à-dire que l’assemblage de fils a trois couches de fils, pas deux, pas quatre, mais uniquement trois.The outer strand is three-layered. The outer strand comprises a wire assembly consisting of three layers of wires, no more and no less, that is, the wire assembly has three layers of wires, not two, not four, but only three.
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.It is recalled that, in a known way, 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 performs a complete turn around the said axis of the cable. Similarly, 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 performs a complete turn around the said axis of the strand.
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.The winding direction of a layer of strands or wires means the direction formed by the strands or wires with respect to the axis of the cable or strand. The winding direction is commonly designated by the letter either Z or S.
Les pas, sens d’enroulement et diamètres des fils et des torons sont déterminés conformément à la norme ASTM D2969-04 de 2014.Pitch, winding direction and diameters of wires and strands are determined in accordance with ASTM D2969-04 of 2014.
L’angle de contact les fils métalliques externes de 2 torons internes de la couche interne est l’angle αf. C’est un des paramètres pertinents pour déterminer le coefficient de fragilisation du câble car plus l’angle de contact est faible moins la fragilisation du câble est importante.The contact angle between the external metal wires of 2 internal strands of the internal layer is the angle αf. It is one of the relevant parameters to determine the cable embrittlement coefficient because the lower the contact angle, the less the cable embrittlement.
L’angle d’hélice de chaque toron interne αt est une grandeur bien connue de l’homme du métier et peut être déterminé par le calcul suivant : tan αt = 2xπ x Ri/pi, formule dans laquelle pi est le pas exprimé en millimètres dans lequel chaque toron interne est enroulé, Ri est le rayon d’hélice de chaque toron interne exprimé en millimètres, et tan désigne la fonction tangente. αt est exprimé en degrés.The helix angle of each internal strand αt is a quantity well known to those skilled in the art and can be determined by the following calculation: tan αt = 2xπ x Ri/pi, formula in which pi is the pitch expressed in millimeters in which each internal strand is wound, Ri is the helix radius of each internal strand expressed in millimeters, and tan denotes the tangent function. αt is expressed in degrees.
Par définition, le rayon d’hélice Re 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.By definition, the helix radius Re 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.
L’allongement total At, grandeur bien connue de l’homme du métier, est déterminé par exemple en appliquant la norme ASTM D2969-04 de 2014 à un fil testé de façon à obtenir une courbe force-allongement. On déduit l’At sur la courbe obtenue comme l’allongement, en %, correspondant à la projection sur l’axe des allongements du point de rupture du fil sur la courbe force-allongement, c’est-à-dire le point auquel la charge croît jusqu’à une valeur maximale de force à rupture (Fm) puis décroît brusquement après la rupture. Lorsque la décroissance par rapport à la Fm dépasse un certain seuil cela signifie que la rupture du fil a eu lieu.The total elongation At, a quantity well known to those skilled in the art, is determined for example by applying the ASTM D2969-04 standard of 2014 to a yarn tested so as to obtain a force-elongation curve. The At is deduced from the curve obtained as the elongation, in %, corresponding to the projection on the axis of the elongations of the breaking point of the yarn on the force-elongation curve, i.e. the point at which the load increases up to a maximum breaking force value (Fm) then decreases sharply after the break. When the decrease relative to the Fm exceeds a certain threshold, this means that the wire has broken.
De préférence, les torons ne subissent pas de préformation.Preferably, the strands do not undergo preformation.
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 matériau métallique est préférentiellement mis en œuvre avec un matériau 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.Advantageously, the cable is metallic. By definition, by metallic cable, we mean a cable made up of wires consisting mainly (i.e. for more than 50% of these wires) or entirely (for 100% of the wires) of a metallic material. Such a metallic material is preferably implemented with a steel material, more preferably pearlitic (or ferrito-pearlitic) carbon steel, hereinafter referred to as "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.
Lorsqu'un acier au carbone est avantageusement utilisé, sa teneur en carbone (% en poids d'acier) est de préférence comprise entre 0,4% et 1,2%, notamment entre 0,5% et 1,1% ; ces teneurs représentent un bon compromis entre les propriétés mécaniques requises pour le pneumatique et la faisabilité des fils.When a carbon steel is advantageously used, its carbon content (% by weight of steel) is preferably between 0.4% and 1.2%, in particular between 0.5% and 1.1%; these contents represent a good compromise between the mechanical properties required for the tire and the feasibility of the cords.
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 œuvre 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.The metal or the steel used, whether in particular a carbon steel or a stainless steel, can itself be coated with a metallic layer improving, for example, the processing properties of the metal cable and/or its constituent elements, or the properties of use of the cable and/or of the tire themselves, such as the properties of adhesion, resistance to corrosion or else resistance to ageing. According to a preferred embodiment, the steel used is covered with a layer of brass (Zn-Cu alloy) or zinc.
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.Preferably, the wires of the same layer of a predetermined strand (internal or external) all have substantially the same diameter. Advantageously, the outer strands all have substantially the same diameter. By “substantially the same diameter”, it is meant that the wires or strands have the same diameter within industrial tolerances.
Avantageusement, les torons internes sont enroulés en hélice selon un pas pi allant de 10 à 80 mm, de préférence de 15 à 60 mm.Advantageously, the internal strands are wound helically with a pitch pi ranging from 10 to 80 mm, preferably from 15 to 60 mm.
Avantageusement, les torons externes sont enroulés en hélice autour du toron interne selon un pas pe allant de 40 mm à 100 mm et de préférence allant de 50 mm à 90 mm.Advantageously, the outer strands are wound helically around the inner strand at a pitch pe ranging from 40 mm to 100 mm and preferably ranging from 50 mm to 90 mm.
Le câble selon l’invention présente une énergie surfacique largement améliorée par rapport au câble de l’état de la technique qui présente une énergie surfacique de 150 N.mm-1. Les inventeurs à l’origine de l’invention émettent l’hypothèse que plus on a de contacts inter-fils et plus particulièrement dans les zones inter-torons qui sont les plus sollicitantes c’est-à-dire plus on a de contact entre les fils métalliques externes des torons internes, plus on dilue l’effort de fragilisation sur le nombre de contacts. Cet effort de contact est dépendant de l’effort que peut reprendre chaque toron c’est-à-dire de l’effort du câble divisé par le nombre de torons. Afin d’optimiser ces contacts, les inventeurs à l’origine de l’invention émettent l’hypothèse qu’il est nécessaire d’avoir de bonnes propriétés géométriques du contact et plus précisément de l’angle de contact entre les fils métalliques externes des torons internes afin d’optimiser les contacts à l’intérieur du câble.The cable according to the invention has a much improved surface energy compared to the cable of the state of the art which has a surface energy of 150 N.mm −1 . The inventors at the origin of the invention hypothesize that the more inter-strand contacts there are and more particularly in the inter-strand zones which are the most stressful, that is to say the more contact there is between the external metal wires of the internal strands, the more the embrittlement force is diluted on the number of contacts. This contact force is dependent on the force that each strand can withstand, that is to say the cable force divided by the number of strands. In order to optimize these contacts, the inventors at the origin of the invention hypothesize that it is necessary to have good geometric properties of the contact and more precisely of the contact angle between the external metal wires of the internal strands to optimize contacts inside the cable.
Avantageusement, ES ≥ 170 N.mm-1, de préférence ES ≥ 175 N.mm-1et plus préférentiellement ES ≥ 180 N.mm-1.Advantageously, ES ≥ 170 N.mm -1 , preferably ES ≥ 175 N.mm -1 and more preferably ES ≥ 180 N.mm -1 .
Avantageusement, la force à rupture Fr =
L’invention a également pour objet un câble extrait d’une matrice polymérique, le câble comprenant :
- une couche interne du câble constituée de K=3 ou 4 torons internes à deux couches 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 à trois couches enroulés autour de la couche interne du câble comprenant :
- une couche interne constituée de Q’ fil(s) métallique(s) interne(s),
- une couche intermédiaire constituée de M’ fils métalliques intermédiaires enroulés autour de la couche interne et
- une couche externe constituée de N’ fils métalliques externes enroulés autour de la couche intermédiaire , dans lequel le câble extrait présente une énergie à rupture ES’ ≥ 165 N.mm-1avec ES’=
-
- Nc = K x(Q+N)+L x(Q’+M’+N’) est le nombre total de fils métalliques ;
- D est le diamètre du câble en mm ;
-
- Cfrag’ est le coefficient de fragilisation du câble sans unité avec
Cp est le coefficient de pénétrabilité du câble
d3 est exprimé en mm,
αf est l’angle de contact entre les fils métalliques externes de 2 torons internes de la couche interne exprimé en radian,
αt est l’angle d’hélice de chaque toron interne exprimé en radian;
Cste = 1500 N.mm-2.The invention also relates to a cable extracted from a polymer matrix, the cable comprising:
- an internal layer of the cable consisting of K=3 or 4 two-layer internal strands comprising:
- an internal layer made up of Q = 2, 3 or 4 internal metal wires, and
- an outer layer made up of N outer metal wires of diameter d3 wound around the inner layer,
- an outer layer of the cable consisting of L>1 outer strands with three layers wound around the inner layer of the cable comprising:
- an inner layer consisting of Q' internal metal wire(s),
- an intermediate layer made up of M' intermediate metal wires wound around the internal layer and
- an external layer made up of N' external metal wires wound around the intermediate layer, in which the extracted cable has a breaking energy ES' ≥ 165 N.mm -1 with ES'=
-
- Nc=K x(Q+N)+L x(Q'+M'+N') is the total number of metal wires;
- D is the cable diameter in mm;
-
- Cfrag' is the cable embrittlement coefficient without unit with
Cp is the penetrability coefficient of the cable
d3 is expressed in mm,
αf is the contact angle between the outer wires of 2 inner strands of the inner layer expressed in radians,
αt is the helix angle of each inner strand expressed in radians;
Cst = 1500 N.mm -2 .
De préférence, ES’ ≥ 170 N.mm-1et de préférence ES’ ≥ 175 N.mm-1.Preferably, ES' ≥ 170 N.mm -1 and preferably ES' ≥ 175 N.mm -1 .
L’allongement total At du câble extrait est mesuré d’une façon analogue à l’allongement total At du câble défini précédemment.The total elongation At of the extracted cable is measured in a similar way to the total elongation At of the cable defined above.
Le coefficient de fragilisation Cfrag’ prend en compte la pénétration du câble par la matrice polymérique à l’aide du coefficient de pénétration inter-torons Cp. Pour calculer ce coefficient de pénétration, on opère une coupe transversale du câble extrait à la scie. On réitère cette opération dix fois pour obtenir dix coupes transversales sur lesquelles on va calculer un coefficient de pénétration Cp moyen. On observe ensuite au microscope électronique les zones de remplissage de la composition polymérique de chaque câble extrait en quantifiant à l’aide d’un logiciel de traitement d’image le ratio de la surface non métal sans composition polymérique sur la surface remplie de composition polymérique dans la zone de contact entre les torons externes et le toron interne. Ainsi un câble bien pénétré aura un coefficient de pénétration proche de 1 et un câble moins bien pénétré aura un coefficient de pénétration proche de 0,5.The embrittlement coefficient Cfrag’ takes into account the penetration of the cable by the polymer matrix using the inter-strand penetration coefficient Cp. To calculate this coefficient of penetration, a cross section of the cable extracted with a saw is made. This operation is repeated ten times to obtain ten cross sections on which an average penetration coefficient Cp will be calculated. The areas filled with the polymer composition of each cable extracted are then observed under an electron microscope, quantifying using image processing software the ratio of the non-metal surface without polymer composition to the surface filled with polymer composition. in the contact zone between the outer strands and the inner strand. Thus a well penetrated cable will have a penetration coefficient close to 1 and a less well penetrated cable will have a penetration coefficient close to 0.5.
De préférence, la matrice polymérique est une matrice élastomérique.Preferably, the polymer matrix is an elastomeric matrix.
La matrice polymérique, de préférence élastomérique, est à base d’une composition polymérique, de préférence élastomérique.The polymeric, preferably elastomeric, matrix is based on a polymeric, preferably elastomeric, composition.
Par matrice polymérique, on entend une matrice comprenant au moins un polymère. La matrice polymérique est ainsi à base d’une composition polymérique.By polymeric matrix is meant a matrix comprising at least one polymer. The polymer matrix is thus based on a polymer composition.
Par matrice élastomérique, on entend une matrice comprenant au moins un élastomère. La matrice élastomérique préférentielle est ainsi à base de la composition élastomérique.By elastomeric matrix is meant a matrix comprising at least one elastomer. The preferred elastomeric matrix is thus based on the elastomeric composition.
Par l'expression "à base de", il faut entendre que la composition comporte le mélange et/ou le produit de réaction in situ des différents constituants utilisés, certains de ces constituants pouvant réagir et/ou étant destinés à réagir entre eux, au moins partiellement, lors des différentes phases de fabrication de la composition ; la composition pouvant ainsi être à l’état totalement ou partiellement réticulé ou à l’état non-réticulé.The expression "based on" should be understood to mean that the composition comprises the mixture and/or the in situ reaction product of the various constituents used, some of these constituents being able to react and/or being intended to react with one another, less partially, during the various phases of manufacture of the composition; the composition thus possibly being in the totally or partially crosslinked state or in the non-crosslinked state.
Par composition polymérique, on entend que la composition comprend au moins un polymère. De préférence, un tel polymère peut être un thermoplastique, par exemple un polyester ou un polyamide, un polymère thermodurcissable, un élastomère, par exemple du caoutchouc naturel, un élastomère thermoplastique ou un mélange de ces polymèresBy polymeric composition, it is meant that the composition comprises at least one polymer. Preferably, such a polymer can be a thermoplastic, for example a polyester or a polyamide, a thermosetting polymer, an elastomer, for example natural rubber, a thermoplastic elastomer or a mixture of these polymers.
Par composition élastomérique, on entend que la composition comprend au moins un élastomère et au moins un autre composant. De préférence, la composition comprenant au moins un élastomère et au moins un autre composant comprend un élastomère, un système de réticulation et une charge. Les compositions utilisables pour ces nappes sont des compositions conventionnelles pour calandrage d’éléments filaires de renfort et comprennent un élastomère diénique, par exemple du caoutchouc naturel, une charge renforçante, par exemple du noir de carbone et/ou de la silice, un système de réticulation, par exemple un système de vulcanisation, de préférence comprenant du soufre, de l’acide stéarique et de l’oxyde de zinc, et éventuellement un accélérateur et/ou retardateur de vulcanisation et/ou divers additifs. L'adhésion entre les fils métalliques et la matrice dans laquelle ils sont noyés est assurée par exemple par un revêtement métallique, par exemple une couche de laiton.By elastomeric composition, it is meant that the composition comprises at least one elastomer and at least one other component. Preferably, the composition comprising at least one elastomer and at least one other component comprises an elastomer, a crosslinking system and a filler. The compositions that can be used for these sheets are conventional compositions for calendering filamentary reinforcing elements and comprise a diene elastomer, for example natural rubber, a reinforcing filler, for example carbon black and/or silica, a crosslinking, for example a vulcanization system, preferably comprising sulfur, stearic acid and zinc oxide, and optionally a vulcanization accelerator and/or retarder and/or various additives. The adhesion between the metal son and the matrix in which they are embedded is ensured for example by a metal coating, for example a layer of brass.
Les valeurs des caractéristiques décrites dans la présente demande pour le câble extrait sont mesurées sur ou déterminées à partir de câbles extrait d’une matrice polymérique, notamment élastomérique, par exemple d’un pneumatique. Ainsi, par exemple sur un pneumatique, on retire la bande de matière radialement à l’extérieur du câble à extraire de façon à apercevoir le câble à extraire affleurer radialement de la matrice polymérique. Ce retrait peut se faire par décorticage au moyen de pinces et de couteaux ou bien par rabotage. Puis, on dégage l’extrémité du câble à extraire au moyen d’un couteau. Puis, on tire sur le câble de façon à l’extraire de la matrice en appliquant un angle relativement faible de façon à ne pas plastifier le câble à extraire. Les câbles extraits sont alors nettoyés soigneusement, par exemple au moyen d’un couteau, de façon à détacher les restes de matrice polymérique accrochés localement au câble et en prenant soin de ne pas dégrader la surface des fils métalliques.The values of the characteristics described in the present application for the extracted cable are measured on or determined from cables extracted from a polymeric, in particular elastomeric, matrix, for example from a tire. Thus, for example on a tire, the strip of material is removed radially outside the cable to be extracted so as to see the cable to be extracted radially flush with the polymer matrix. This removal can be done by shelling using pliers and knives or by planing. Then, the end of the cable to be extracted is released using a knife. Then, the cable is pulled so as to extract it from the matrix by applying a relatively small angle so as not to plasticize the cable to be extracted. The extracted cables are then cleaned carefully, for example using a knife, so as to detach the remains of the polymer matrix attached locally to the cable and taking care not to degrade the surface of the metal wires.
Avantageusement, le câble extrait présente une force à rupture Fr’ telle que Fr’=
Les caractéristiques avantageuses décrites ci-dessous s’appliquent indifféremment au câble tel que défini ci-dessus et au câble extrait.The advantageous characteristics described below apply equally to the cable as defined above and to the extracted cable.
De façon préférée, le câble présente un diamètre D tel que D ≤ 6,0 mm, de préférence tel que 5,0 mm≤ D ≤ 5,9 mm. Le diamètre D est mesuré sur le câble selon la norme ASTM D2969-04.Preferably, the cable has a diameter D such that D≤6.0 mm, preferably such that 5.0 mm≤D≤5.9 mm. The diameter D is measured on the cable according to the ASTM D2969-04 standard.
De préférence, αf est supérieur ou égal à 0° et de préférence supérieur ou égal à 5°.Preferably, αf is greater than or equal to 0° and preferably greater than or equal to 5°.
De préférence, αf est inférieur ou égal à 25°.Preferably, αf is less than or equal to 25°.
Sur cette plage d’angle de contact allant de 0° à 25°, la zone de contact est maximale et le câble est relativement bien pénétré par la composition polymérique.Over this contact angle range from 0° to 25°, the contact area is maximum and the cable is relatively well penetrated by the polymer composition.
De préférence, αt est supérieur ou égal à 0° et de préférence supérieur ou égal à 5°.Preferably, αt is greater than or equal to 0° and preferably greater than or equal to 5°.
De préférence, αt est inférieur ou égal à 20°, de préférence inférieur ou égal à 15° et plus préférentiellement inférieur ou égal à 10°.Preferably, αt is less than or equal to 20°, preferably less than or equal to 15° and more preferably less than or equal to 10°.
Sur cette plage d’angle d’hélice, on minimise les efforts de contacts entre les torons internes lors de la mise en traction du câble.Over this helix angle range, the contact forces between the internal strands are minimized when the cable is pulled.
Avantageusement, la couche externe du toron interne est désaturée de sorte que la distance inter-torons des torons externes 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 est supérieure ou égale à 20 µm.Advantageously, the outer layer of the inner strand is desaturated so that the inter-strand distance of the outer strands 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 adjacent external strands are inscribed is greater than or equal to 20 µm.
Par définition, une couche désaturée est telle qu’il existe suffisamment d’espace entre les fils de façon à permettre le passage d’une composition polymérique, de préférence élastomérique. Une couche désaturée signifie que les fils ne se touchent pas et qu’il y a suffisamment d’espace entre deux fils adjacents permettant le passage d’une composition polymérique, de préférence élastomérique. Par opposition, une couche saturée est telle qu’il n’existe pas suffisamment d’espace entre les fils de la couche pour permettre le passage d’une composition polymérique, de préférence élastomérique, par exemple car les fils de la couche se touchent deux à deux.By definition, a desaturated layer is such that there is enough space between the yarns to allow the passage of a polymeric composition, preferably an elastomeric one. A desaturated layer means that the threads do not touch each other and that there is enough space between two adjacent threads allowing the passage of a polymeric composition, preferably an elastomeric one. On the other hand, a saturated layer is such that there is not enough space between the yarns of the layer to allow the passage of a polymeric composition, preferably an elastomeric one, for example because the yarns of the layer touch each other twice. together.
Dans un autre mode de réalisation, la couche externe du câble est saturée de sorte que la distance inter-torons des torons externes soit inférieure strictement à 20 µm.In another embodiment, the outer layer of the cable is saturated so that the inter-strand distance of the outer strands is strictly less than 20 μm.
Par opposition, une couche de câble saturée est telle que la distance inter-torons des torons externes est inférieure strictement à 20 µm. 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.In contrast, a saturated cable layer is such that the inter-strand distance of the outer strands is strictly less than 20 μm. 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 adjacent exteriors. Thus, this construction of the cable makes it possible to ensure good architectural stability of the external layer and the saturation of the external layer makes it possible to ensure that the external layer comprises a relatively high number of external strands and therefore has a relatively high breaking strength. high.
La distance inter-torons E est la distance entre les 2 centres de 2 torons externes adjacents, les points A et B tels que présentés sur la
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.Preferably, the wires of the same layer of a predetermined strand (internal or external) all have substantially the same diameter. Advantageously, the outer strands all have substantially the same diameter. By “substantially the same diameter”, it is meant that the wires or strands have the same diameter within industrial tolerances.
Pour cela, en se plaçant dans un repère 2D orthonormal, c’est-à-dire en suivant la coupe transverse du câble, en prenant OA pour la direction de l’axe des abscisses avec O le centre du câble et dans le cas où les torons externes présentent tous sensiblement le même diamètre, on calcule les coordonnées des centres de 2 torons A et B : A= [ReTE, 0], B= [ReTEx cos (2π/L) ; ReTE x sin( 2π/L)] avec L, le nombre de torons externes, ReTEle rayon d’hélice de chaque toron externe exprimé en millimètres.For this, by placing oneself in an orthonormal 2D reference, that is to say by following the transverse section of the cable, taking OA for the direction of the abscissa axis with O the center of the cable and in the case where the outer strands all have substantially the same diameter, the coordinates of the centers of 2 strands A and B are calculated: A= [Re TE , 0], B= [Re TE x cos (2π/L); ReTE x sin( 2π/L)] with L, the number of outer strands, Re TE the helix radius of each outer strand expressed in millimetres.
Le rayon d’hélice de chaque toron externe est calculé selon la formule suivante : ReTE= max (Re_minTE ; ReTEinsaturé) avec
Re minTE est le rayon d’enroulement qu’on obtient en cas de sursaturation de la couche. C’est le rayon minimum pour que tous les torons soient en contact.
Re_min TE = 1/[( sin2(π/L)/DTE/2)2-cos2(π/L) x (2 π/pe)2]
avec L : le nombre de torons externes, pe est le pas exprimé en millimètres dans lequel chaque toron externe est enroulé et DTEle diamètre du toron externe en mm, et
ReTE insaturécorrespond à une architecture insaturée ou strictement saturée, ReTE insaturé = DTI/2 + DTE/2 avec DTI le diamètre du toron interne en mm et DTEle diamètre du toron externe en mm.The helix radius of each outer strand is calculated using the following formula: ReYOU= max (Re_minTE; ReTEunsaturated) with
Re minTE is the winding radius obtained in the event of oversaturation of the layer. This is the minimum radius for all the strands to be in contact.
Re_min TE = 1/[( sin2(π/L)/DYOU/2)2-cos2(π/L) x (2 π/pe)2]
with L: the number of external strands, pe is the pitch expressed in millimeters in which each external strand is wound and DYOUthe diameter of the outer strand in mm, and
Dunsaturated TEcorresponds to an unsaturated or strictly saturated architecture, Reunsaturated TE =DIT/2 + DYOU/2 with DTI the diameter of the internal strand in mm and DYOUthe diameter of the outer strand in mm.
Le diamètre du toron externe est calculé comme suit :
DTE=2 x Re1’ + d1’ + 2 x d2’ + 2 x d3’ avec Re1’ est le rayon d’enroulement de la couche interne du toron externe, avec
-si la couche interne du toron externe contient 1 seul fil métallique interne: Re1’= 0;
- Sinon, Re1’= 1/[( sin2(π/Q’)/d1’/2)2-cos2(π/Q’) x (2 π/p1’)2]
avec Q’ : le nombre de fils métalliques de la couche interne du toron externe, d1’ le diamètre des fils métalliques de la couche interne du toron externe en mm et le pas p1’ est le pas de la couche interne du toron externe en mm.The outer strand diameter is calculated as follows:
D TE =2 x Re1' + d1' + 2 x d2' + 2 x d3' where Re1' is the winding radius of the inner layer of the outer strand, with
-if the internal layer of the external strand contains only 1 internal metal wire: Re1'= 0;
- Otherwise, Re1'= 1/[( sin 2 (π/Q')/d1'/2) 2 -cos 2 (π/Q') x (2 π/p1') 2 ]
with Q': the number of metal wires of the inner layer of the outer strand, d1' the diameter of the metal wires of the inner layer of the outer strand in mm and the pitch p1' is the pitch of the inner layer of the outer strand in mm .
Ensuite on calcule la distance AB dans un repère selon la formule suivante : AB= [(xb-xa)2+ (yb-ya)2]1/2 et on trouve ensuite la distance intertorons en µm : E=AB-DTE/ cos (αt) x 1000 avec DTEle diamètre du toron externe et αt= atan (2 π ReTE /pe) c’est l’angle d’hélice du toron externe, avec pe est le pas exprimé en millimètres suivant lequel chaque toron externe est enroulé.Then we calculate the distance AB in a reference according to the following formula: AB= [(xb-xa)2+ (yb-ya)2]1/2 and then we find the distance between strands in µm: E=AB-DYOU/ cos (αt) x 1000 with DYOUthe diameter of the outer strand and αt= atan (2 π ReTE /pe) is the helix angle of the outer strand, with pe is the pitch expressed in millimeters along which each outer strand is wound.
Par définition, 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.By definition, the inter-wire 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 wires of the layer.
La distance interfils de la couche est calculée comme suit :
On calcule le rayon d’enroulement des couches externes des torons externes : Re3’=Re1’+ d1’/2+ d2’ + d3’/2
avec Re1’ est le rayon d’enroulement de la couche interne du toron externe tel que défini précédemment.The interwire distance of the layer is calculated as follows:
The winding radius of the outer layers of the outer strands is calculated: Re3'=Re1'+ d1'/2+ d2' + d3'/2
where Re1' is the winding radius of the inner layer of the outer strand as defined previously.
La distance interfils I3’ est la distance entre 2 centres de fils métalliques moins le diamètre fil telle que présentée sur la
A’= [Re3’, 0]
B’= [Re3’x cos (2π/N’) ; Re3’ x sin( 2π/N’)]
A’B’=[ (xb’-xa’)2+ (yb’-ya’)2]1/2 The distance between wires I3' is the distance between 2 centers of metal wires minus the wire diameter as presented on the
A'= [Re 3' , 0]
B'=[Re 3' x cos (2π/N');Re3' x sin( 2π/N')]
A'B'=[ (xb'-xa') 2 + (yb'-ya') 2 ] 1/2
On trouve ainsi I3’= A’B’-d3’/cos(αC3’) x 1000 avec αC3’ = atan(2 π R3’/p3’) est l’angle d’hélice de la couche externe du toron externe.We thus find I3'= A'B'-d3'/cos(αC3') x 1000 with αC3' = atan(2 π R3'/p3') being the helix angle of the outer layer of the outer strand.
La somme SI3’ est la somme des distances interfils séparant chaque couple de fils externes adjacents de la couche externe.The sum SI3' is the sum of the inter-wire distances separating each pair of adjacent outer wires from the outer layer.
Avantageusement, la distance interfils de la couche externe du toron interne est supérieure ou égale à 5 µm. De préférence, la distance interfils de la couche externe du toron interne est supérieure ou égale à 15 µm, plus préférentiellement supérieure ou égale à 35 µm, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 50 µm et très préférentiellement supérieure ou égale à 60 µm.Advantageously, the distance between the wires of the outer layer of the inner strand is greater than or equal to 5 μm. Preferably, the distance between the wires of the outer layer of the inner strand is greater than or equal to 15 μm, more preferably greater than or equal to 35 μm, even more preferably greater than or equal to 50 μm and very preferably greater than or equal to 60 μm.
De préférence, la distance interfils de la couche externe du toron interne est inférieure ou égale à 100µm.Preferably, the distance between wires of the outer layer of the inner strand is less than or equal to 100µm.
Avantageusement, la somme SI3 des distances interfils I3 de la couche externe du toron interne est supérieure au diamètre d3 des fils externes de la couche externe.Advantageously, the sum SI3 of the inter-wire distances I3 of the outer layer of the inner strand is greater than the diameter d3 of the outer wires of the outer layer.
Avantageusement, chaque toron est du type non gommé in situ. Par non gommé in situ, on entend qu’avant assemblage des torons entre eux, chaque toron est constitué des fils des différentes couches et dépourvu de composition polymérique, notamment de composition élastomérique.Advantageously, each strand is of the type that is not gummed in situ. By not gummed in situ, it is meant that before assembly of the strands together, each strand is made up of the wires of the different layers and devoid of polymeric composition, in particular of elastomeric composition.
Avantageusement, la couche externe de chaque toron externe est désaturée.Advantageously, the outer layer of each outer strand is desaturated.
Avantageusement, la distance interfils de la couche externe de chaque toron externe est supérieure ou égale à 5 µm. De préférence, la distance interfils de la couche externe de chaque toron externe est supérieure ou égale à 15 µm, plus préférentiellement supérieure ou égale à 35 µm, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 50 µm et très préférentiellement supérieure ou égale à 60 µm.Advantageously, the distance between the wires of the outer layer of each outer strand is greater than or equal to 5 μm. Preferably, the distance between the wires of the outer layer of each outer strand is greater than or equal to 15 μm, more preferably greater than or equal to 35 μm, even more preferably greater than or equal to 50 μm and very preferably greater than or equal to 60 μm.
De préférence, la distance interfils de la couche externe de chaque toron externe est inférieure ou égale à 100 µm.Preferably, the distance between the wires of the outer layer of each outer strand is less than or equal to 100 µm.
Avantageusement, 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.Advantageously, the sum SI3' of the inter-wire distances I3' of the outer layer of each outer strand is greater than or equal to the diameter d3' of the outer wires of the outer layer.
De préférence, d1, d1’, d2’, d3, d3’ vont, indépendamment les uns des autres, de 0,12 mm à 0, 40 mm et de préférence de 0,15 mm à 0,38 mm.Preferably, d1, d1', d2', d3, d3' range, independently of each other, from 0.12 mm to 0.40 mm and preferably from 0.15 mm to 0.38 mm.
Dans un mode de réalisation, d1=d3 et d1’=d2’=d3’ avec d1>d1’, on peut limiter le nombre de fils différents à gérer lors de la fabrication du câble.In one embodiment, d1=d3 and d1'=d2'=d3' with d1>d1', it is possible to limit the number of different wires to be managed during the manufacture of the cable.
De préférence, la couche externe du toron interne est enroulée autour de la couche interne du toron interne au contact de la couche interne du toron interne.Preferably, the outer layer of the inner strand is wrapped around the inner layer of the inner strand in contact with the inner layer of the inner strand.
Avantageusement, L= 8, 9, 10 ou 11 de préférence L=9 ou 10.Advantageously, L=8, 9, 10 or 11, preferably L=9 or 10.
De préférence, K=3 et L=9.Preferably, K=3 and L=9.
Toron interne du câble selon l’inventionInternal strand of the cable according to the invention
Q=2, 3 ou 4.Q=2, 3 or 4.
Avantageusement, N=7, 8, 9 ou 10 et de préférence N=7, 8 ou 9.Advantageously, N=7, 8, 9 or 10 and preferably N=7, 8 or 9.
Dans une première variante, Q=2, N=7 ou 8.In a first variant, Q=2, N=7 or 8.
Dans une deuxième variante, Q=3, N =8 ou 9.In a second variant, Q=3, N=8 or 9.
Dans une troisième variante, Q=4, N=9 ou 10.In a third variant, Q=4, N=9 or 10.
Torons externes du câbleOuter cable strands selon l’inventionaccording to the invention
Dans un mode de réalisation, Q’=1.In one embodiment, Q'=1.
Avantageusement, M’=3, 4, 5 ou 6 et de préférence M’= 3 ou 4.Advantageously, M'=3, 4, 5 or 6 and preferably M'=3 or 4.
Avantageusement, N’=8, 9, 10,11 ou 12 et de préférence N’=8 ou 9.Advantageously, N′=8, 9, 10,11 or 12 and preferably N′=8 or 9.
Dans un autre mode de réalisation préféré, Q’>1, de préférence Q’=2, 3 ou 4.In another preferred embodiment, Q'>1, preferably Q'=2, 3 or 4.
Avantageusement, M’=7, 8, 9 ou 10 et de préférence M’=7, 8 ou 9.Advantageously, M'=7, 8, 9 or 10 and preferably M'=7, 8 or 9.
Avantageusement, N’=12, 13, 14 ou 15 et de préférence N’= 12, 13 ou 14.Advantageously, N'=12, 13, 14 or 15 and preferably N'=12, 13 or 14.
Dans une première variante, Q’=2, M’=7 ou 8 et N’=12 ou 13.In a first variant, Q'=2, M'=7 or 8 and N'=12 or 13.
Dans une deuxième variante, Q’=3, M’=8 ou 9 et N’=13 ou 14.In a second variant, Q'=3, M'=8 or 9 and N'=13 or 14.
Dans une troisième variante, Q’=4, M’=9 ou 10 et N’= 12, 13 ou 14, de préférence Q’=4, M’=9 et N’=14.In a third variant, Q'=4, M'=9 or 10 and N'=12, 13 or 14, preferably Q'=4, M'=9 and N'=14.
Dans un mode de réalisation, Q=3 et N=8, Q’=1, M’= 3 et N’=8 ou Q’=1, M’= 4 et N’=9 avec d1=d3 et d2’=d3’.In one embodiment, Q=3 and N=8, Q'=1, M'= 3 and N'=8 or Q'=1, M'= 4 and N'=9 with d1=d3 and d2' =d3'.
Dans un autre mode de réalisation, Q=3 et N=8 ou Q=4 et N=9 et Q’=3, M’=9 et N’=14 avec d1=d2 et d2’=d3’.In another embodiment, Q=3 and N=8 or Q=4 and N=9 and Q'=3, M'=9 and N'=14 with d1=d2 and d2'=d3'.
PRODUIT RENFORCEREINFORCED PRODUCT SELON L’INVENTIONACCORDING TO THE INVENTION
Un autre objet de l’invention est un produit renforcé comprenant une matrice polymérique et au moins un câble ou câble extrait tel que défini précédemment.Another object of the invention is a reinforced product comprising a polymer matrix and at least one cable or extracted cable as defined above.
Avantageusement, le produit renforcé comprend un ou plusieurs câbles selon l’invention noyés dans la matrice polymérique, et dans le cas de plusieurs câbles, les câbles sont agencés côte à côte selon une direction principale.Advantageously, the reinforced product comprises one or more cables according to the invention embedded in the polymer matrix, and in the case of several cables, the cables are arranged side by side in a main direction.
PNEUMATIQUEPNEUMATIC SELON L’INVENTIONACCORDING TO THE INVENTION
Un autre objet de l’invention est un pneumatique comprenant au moins un câble extrait ou un produit renforcé tel que défini ci-dessus.Another object of the invention is a tire comprising at least one extracted cord or a reinforced product as defined above.
Par pneumatique comprenant un câble extrait, on entend un pneumatique comprenant un câble dont les propriétés, mesurées après extraction du pneumatique, sont celles du câble extrait, ce câble étant, préalablement à son incorporation au pneumatique, un câble tel que le câble décrit précédemment.By tire comprising an extracted cable, is meant a tire comprising a cable whose properties, measured after extraction of the tire, are those of the extracted cable, this cable being, prior to its incorporation into the tire, a cable such as the cable described previously.
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.Preferably, 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 the said beads by two sidewalls and comprising at least one cable as defined above.
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.In a preferred embodiment, the crown reinforcement comprises a protective reinforcement and a working reinforcement, the working reinforcement comprising at least one cable as defined above, the protective reinforcement being radially interposed between the tread and the working frame.
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.The cable is particularly intended for industrial vehicles chosen from among heavy vehicles such as "Heavyweight" - i.e., metro, bus, road transport vehicles (trucks, tractors, trailers), off-road vehicles -, agricultural machinery or civil engineering, other transport or handling vehicles.
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.Preferably, the tire is for a vehicle of the civil engineering type. Thus, 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.
L’invention concerne également un article de caoutchouc comprenant un assemblage selon l’invention, ou un assemblage imprégné selon l’invention. Par article de caoutchouc, on entend tout type d’article de caoutchouc tel qu’un ballon, un objet non pneumatique tel qu’un bandage non pneumatique, une bande transporteuse ou une chenille.The invention also relates to a rubber article comprising an assembly according to the invention, or an impregnated assembly according to the invention. By rubber article, we mean any type of rubber article such as a ball, a non-pneumatic object such as a non-pneumatic tire, a conveyor belt or a caterpillar.
L’invention sera mieux comprise à la lecture des exemples qui vont suivre, donnés uniquement à titre d’exemples non limitatifs et faite en se référant aux dessins dans lesquels :
- la
- la
- la
- la
- la
- la
- la
- la
- the
- the
- the
- the
- the
- the
- the
- the
EXEMPLE DE PNEUMATIQUE SELON L’INVENTIONEXAMPLE OF TIRE ACCORDING TO THE INVENTION
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.In FIGS. 1 and 2, an X, Y, Z mark has been shown corresponding to the usual axial (X), radial (Y) and circumferential (Z) orientations respectively of a tire.
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.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 reinforcing structures of each bead.
On a représenté sur les figures 1 et 2 un pneumatique selon l’invention et désigné par la référence générale 10.There is shown in Figures 1 and 2 a tire according to the invention and designated by the general reference 10.
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.The tire 10 is for a heavy vehicle of the civil engineering type, for example of the “dumper” type. Thus, the tire 10 has a dimension of the 53/80R63 type.
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.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 surmounted radially 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 wrapped around the two bead wires 20 and comprises a turn-up 26 arranged towards the outside 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.
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).The carcass reinforcement 24 comprises at least one carcass ply 30 reinforced by radial carcass cords (not shown). The carcass cords 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 halfway between the two beads 18 and passes through the middle of the crown reinforcement 14).
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.The tire 10 also comprises a sealing ply 32 consisting of an elastomer (commonly referred to as 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 coming from of the interior space to the tire 10.
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.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 inside of the protective reinforcement 36 and an additional reinforcement 40 arranged radially inside the working reinforcement 38. The protective reinforcement 36 is thus radially interposed between the tread 22 and the working reinforcement 38. The working reinforcement 38 is radially interposed between the protective reinforcement 36 and the additional reinforcement 40.
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.The protective reinforcement 36 comprises first and second protective layers 42, 44 comprising protective metal cables, the first layer 42 being arranged radially inside the second layer 44. Optionally, the protective metal cables make 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.
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.The working reinforcement 38 includes 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. Optionally , the metal working cords 50 are crossed from one working ply to the other and make an angle at most equal to 60°, preferably ranging from 15° to 40° with the circumferential direction Z of the tire.
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.The additional reinforcement 40, also called a limiter block, whose function is to partly take up the mechanical inflation stresses, comprises, for example and in a manner known per se, additional metal reinforcing elements, for example 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.
EXEMPLE DE PRODUIT RENFORCE SELON L’INVENTIONEXAMPLE OF A REINFORCED PRODUCT ACCORDING TO THE INVENTION
On a représenté sur la
Sur la
Ici, la matrice polymérique 102 est une matrice élastomérique à base d’une composition élastomérique.On the
Here, the polymer matrix 102 is an elastomeric matrix based on an elastomeric composition.
CABLE SELON UN PREMIER MODE DE REALISATION DE L’INVENTIONCABLE ACCORDING TO A FIRST EMBODIMENT OF THE INVENTION
On a représenté sur la
En référence à la
Le câble 50 et le câble extrait 50’ sont métalliques et du type multi-torons à deux couches cylindriques. Ainsi, on comprend que les couches de torons constituant le câble 50 ou 50’ sont au nombre de deux, ni plus, ni moins.The 50 cable and the 50' extracted cable are metallic and of the multi-strand type with two cylindrical layers. Thus, it is understood that the layers of strands constituting the cable 50 or 50′ are two in number, no more, no less.
Le câble 50 ou le câble 50’ comprend une couche interne CI du câble constituée de K=3 torons internes TI. La couche externe CE est constituée de L>1 torons externes TE enroulés autour de la couche interne CI du câble. En l’espèce, L= 8, 9, 10 ou 11 de préférence L=9 ou 10, et ici L=9.The 50 cable or the 50' cable comprises an internal layer CI of the cable consisting of K=3 internal strands TI. The outer layer CE consists of L>1 outer strands TE wound around the inner layer CI of the cable. In this case, L= 8, 9, 10 or 11 preferably L=9 or 10, and here L=9.
Le câble 50 présente une énergie à rupture surfacique :The cable 50 has a surface breaking energy:
ES=
Fr =
Le câble 50 comprend également une frette F non représentée constituée d’un unique fil de frette.Cable 50 also includes a hoop F, not shown, consisting of a single hoop wire.
Le câble extrait 50’ présente une énergie à rupture surfacique :The 50' extracted cable has a surface rupture energy:
ES’=
Pour calculer Cp, on détermine à l’aide d’un logiciel le ratio de la surface non métal sans composition polymérique sur la surface remplie de composition polymérique dans la zone de contact Scp entre les torons externes et le toron interne. Ici le ratio moyenné sur 10 coupes transverses est égal à 0,5.To calculate Cp, the ratio of the non-metal surface without polymer composition to the surface filled with polymer composition in the contact zone Scp between the external strands and the internal strand is determined using software. Here the ratio averaged over 10 transverse sections is equal to 0.5.
Fr’ =
La couche externe des câbles 50 et 50’ est désaturée. Ainsi, la distance inter-torons E des torons externes est supérieure à 20 µm. Ici E=85 µm.The outer layer of the 50 and 50' cables is desaturated. Thus, the inter-strand distance E of the outer strands is greater than 20 μm. Here E=85 µm.
αf est supérieur ou égal à 0° et de préférence supérieur ou égal à 5° et inférieur ou égal à 25°.Ici αf = 22,9°.αf is greater than or equal to 0° and preferably greater than or equal to 5° and less than or equal to 25°. Here αf=22.9°.
αt est supérieur ou égal à 0° et de préférence supérieur ou égal à 5° et inférieur ou égal à 20°, de préférence inférieur ou égal à 15° et plus préférentiellement inférieur ou égal à 10°. Ici αt = 6,0°.αt is greater than or equal to 0° and preferably greater than or equal to 5° and less than or equal to 20°, preferably less than or equal to 15° and more preferably less than or equal to 10°. Here αt = 6.0°.
TT oronoron ss interneinternal s TI ds TI d esare câblecable ss 5050 et 50’and 50'
Chaque toron interne TI est à deux couches et comprend une couche interne C1 constituée de Q= 3 fils métalliques internes F1 et une couche externe C3 constituée de N fils métalliques externes F3 enroulés autour de la couche interne C1.Each inner strand TI has two layers and comprises an inner layer C1 consisting of Q=3 inner metal wires F1 and an outer layer C3 consisting of N outer metal wires F3 wound around the inner layer C1.
Q>1, de préférence Q=2, 3 ou 4. Ici Q=3.Q>1, preferably Q=2, 3 or 4. Here Q=3.
Avantageusement, N=7, 8, 9 ou 10 et de préférence N=7, 8 ou 9. Ici N=8.Advantageously, N=7, 8, 9 or 10 and preferably N=7, 8 or 9. Here N=8.
La couche externe C3 de chaque toron interne TI est désaturée. La distance interfils de la couche externe du toron interne est supérieure ou égale à 15 µm, plus préférentiellement supérieure ou égale à 35 µm et ici égale à 66 µm. La somme SI3 des distances interfils I3 de la couche externe C3 est supérieure au diamètre d3 des fils externe F3 de la couche externe C3. Ici, la somme SI3= 0,066 x 8 = 0,53 mm, valeur supérieure à d3=0,348 mm.The outer layer C3 of each inner strand TI is desaturated. The distance between the wires of the outer layer of the inner strand is greater than or equal to 15 μm, more preferably greater than or equal to 35 μm and here equal to 66 μm. The sum SI3 of the inter-wire distances I3 of the outer layer C3 is greater than the diameter d3 of the outer wires F3 of the outer layer C3. Here, the sum SI3= 0.066 x 8 = 0.53 mm, value greater than d3=0.348 mm.
d1 et d3 vont de 0,12 mm à 0, 40 mm . Ici d1=d3=0,348 mm.d1 and d3 range from 0.12 mm to 0.40 mm. Here d1=d3=0.348 mm.
TT oronoron ss externes TE des câbles 50 et 50’external TE of 50 and 50' cables
Chaque toron externe TE est à trois 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’.Each outer strand TE has three layers and comprises an inner layer C1' consisting of Q'= 2, 3 or 4 inner metal wires F1' and an outer layer C3' consisting of N' outer metal wires F3' wound around the layer internal C1'.
Q’>1, de préférence Q’=2, 3 ou 4. Ici Q’=3Q'>1, preferably Q'=2, 3 or 4. Here Q'=3
Avantageusement, M’=7, 8, 9 ou 10 et de préférence M’=7, 8 ou 9. Ici M=9.Advantageously, M′=7, 8, 9 or 10 and preferably M′=7, 8 or 9. Here M=9.
Avantageusement, N’=12, 13, 14 ou 15 et de préférence N’= 12, 13 ou 14. Ici N’=14.Advantageously, N'=12, 13, 14 or 15 and preferably N'=12, 13 or 14. Here N'=14.
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 égale à 5 µm. La distance interfils I3’ de la couche externe de chaque toron externe est supérieure ou égale à 15 µm, plus préférentiellement supérieure ou égale à 35 µm et ici égale à 42 µm. La somme SI3’ des distances interfils I3’ de la couche externe C3’ est supérieure au diamètre d3’ des fils externes F3’ de la couche externe C3’. Ici, la somme SI3’= 0,042 x 14= 0,59 mm, valeur supérieure à d3’=0,228 mm.The external layer C3' of each external TE strand is desaturated. Being desaturated, the interwire distance I3' of the outer layer C3' separating on average the N' outer wires is greater than or equal to 5 μm. The interwire distance I3' of the outer layer of each outer strand is greater than or equal to 15 μm, more preferably greater than or equal to 35 μm and here equal to 42 µm. The sum SI3' of the inter-wire distances I3' of the outer layer C3' is greater than the diameter d3' of the outer wires F3' of the outer layer C3'. Here, the sum SI3'= 0.042 x 14= 0.59 mm, value greater than d3'=0.228 mm.
Chaque couche interne et externe C1’, C3’ de chaque toron externe TE est enroulée selon le même sens d’enroulement du câble et des couches interne et externe C1, C3 du toron interne TI. Ici le sens d’enroulement de chaque couche du câble et du câble est Z.Each inner and outer layer C1', C3' of each outer strand TE is wound in the same winding direction of the cable and of the inner and outer layers C1, C3 of the inner strand TI. Here the winding direction of each layer of the cable and cable is Z.
d1’, d2’ et d3’ vont de 0,12 mm à 0, 40 mm.Ici d1’=0,255 mm et d2’=d3’=0, 228 mm.d1', d2' and d3' range from 0.12 mm to 0.40 mm. Here d1'=0.255 mm and d2'=d3'=0.228 mm.
Les câble 50 et 50’ sont tels que Q=3 et N=8 ; Q’= 3, M’=9 et N’=14, et d1 =d3 et d2’=d3’.The 50 and 50' cables are such that Q=3 and N=8; Q'= 3, M'=9 and N'=14, and d1 =d3 and d2'=d3'.
Au moins 50% des fils métalliques, de préférence au moins 60%, plus préférentiellement au moins 70% des fils métalliques, et très préférentiellement chaque fil métallique du câble comprend une âme en acier présentant une composition conforme à la norme NF EN 10020 de septembre 2000 et un taux de carbone C > 0,80% et de préférence C ≥ 0,82 % et au moins 50% des fils métalliques, de préférence au moins 60%, plus préférentiellement au moins 70% des fils métalliques, et très préférentiellement chaque fil métallique du câble comprend une âme en acier présentant une composition conforme à la norme NF EN 10020 de septembre 2000 et un taux de carbone C ≤ 1,20% et de préférence C ≤ 1,10%. Ici chaque fil métallique comprend une âme en acier présentant une composition conforme à la norme NF EN 10020 de septembre 2000 et un taux de carbone C= 1%.At least 50% of the metal wires, preferably at least 60%, more preferably at least 70% of the metal wires, and very preferably each metal wire of the cable comprises a steel core having a composition in accordance with standard NF EN 10020 of September 2000 and a carbon content C > 0.80% and preferably C ≥ 0.82% and at least 50% of the metal wires, preferably at least 60%, more preferably at least 70% of the metal wires, and very preferably each metal wire of the cable comprises a steel core having a composition in accordance with standard NF EN 10020 of September 2000 and a carbon content C ≤ 1.20% and preferably C ≤ 1.10%. Here each metal wire comprises a steel core having a composition in accordance with standard NF EN 10020 of September 2000 and a carbon content C= 1%.
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 »).Each wire has a breaking strength, denoted Rm, such that 2500≤Rm≤3100 MPa. The steel of these wires is said to be of grade SHT (“Super High Tensile”). Other yarns can be used, for example yarns of lower grade, for example of grade NT (“Normal Tensile”) or HT (“High Tensile”), like yarns of higher grade, for example of grade UT (“ Ultra Tensile”) or MT (“Mega Tensile”).
PROCEDE DE FABRICATION DU CABLE SELON L’INVENTIONMETHOD FOR MANUFACTURING THE CABLE ACCORDING TO THE INVENTION
Nous allons maintenant décrire un exemple de procédé de fabrication du câble muti-torons 50.We will now describe an example of the manufacturing process for the multi-strand cable 50.
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 ou retordage des Q= 3 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=8 fils externes F3 autour des Q fils internes F1 de la couche internes 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.Each internal strand previously described is manufactured according to known processes comprising the following steps, preferably carried out in line and continuously:
- First of all, a first assembly step by cabling or twisting of the Q=3 internal threads F1 of the internal layer C1 at pitch p1 and in the direction Z to form the internal layer C1 at a first assembly point;
- followed by a second assembly step by cabling or twisting of the N=8 external threads F3 around the Q internal threads F1 of the internal layer C1 at pitch p3 and in the Z direction to form the external layer C3 at a second point assembly;
- preferably a final balancing step of the twists.
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 ou retordage des Q’= 3 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 M’=9 fils intermédiaires F2’ autour du fil interne F1’ de la couche interne C1 au pas p2 et dans le sens Z pour former la couche intermédiaire C2 en un deuxième point d’assemblage ;
- suivie d’une troisième étape d’assemblage par câblage ou retordage des N’=14 fils externes F3’ autour des M’ fils intermédiaires F2’ de la couche intermédiaire C2’ au pas p3’ et dans le sens Z pour former la couche externe C3’ en un troisième point d’assemblage;
- préférentiellement une étape d’équilibrage final des torsions.Each external strand previously described is manufactured according to known processes comprising the following steps, preferably carried out in line and continuously:
- first of all, a first assembly step by cabling or twisting of the Q'= 3 internal wires F1' of the internal layer C1' at pitch p1' and in the direction Z to form the internal layer C1' in a first assembly point;
- followed by a second assembly step by cabling or twisting of the M'=9 intermediate threads F2' around the internal thread F1' of the internal layer C1 at pitch p2 and in the direction Z to form the intermediate layer C2 in one second assembly point;
- followed by a third assembly step by cabling or twisting of the N'=14 external threads F3' around the M' intermediate threads F2' of the intermediate layer C2' at pitch p3' and in the direction Z to form the layer outer C3' at a third assembly point;
- preferably a final balancing step of the twists.
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.By "torsional balancing" is meant here in a manner well known to those skilled in the art the cancellation of the residual torsional torques (or the elastic return of torsion) exerted on each wire of the strand, in the intermediate layer as in the outer layer.
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.After this final torsion balancing step, the manufacture of the strand is complete. Each strand is wound on one or more receiving spools, for storage, before the subsequent assembly operation by cabling the elementary strands to obtain the multi-strand cable.
Pour la fabrication du câble multi-torons de l’invention, on procède de manière bien connue de l’homme du métier, par câblage ou retordage des torons précédemment obtenus, à l’aide de machines de câblage ou retordage dimensionnées pour assembler des torons.For the manufacture of the multi-strand cable of the invention, one proceeds in a manner well known to those skilled in the art, by wiring or twisting the strands previously obtained, using wiring or twisting machines dimensioned to assemble strands .
Dans une étape de fabrication de la couche interne CI, on assemble par câblage les K torons internes TI au pas pi et dans le sens S pour former la couche interne CI en un premier point d’assemblage.In a step of manufacturing the internal layer CI, the K internal strands TI are assembled by wiring at pitch pi and in the direction S to form the internal layer CI at a first assembly point.
Puis, dans une étape de fabrication ultérieure, on assemble par câblage les L torons externes TE autour de la couche interne CI au pas pe et dans le sens Z pour former l’assemblage des couches CI et CE. 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.Then, in a subsequent manufacturing step, the L external strands TE are assembled by wiring around the internal layer CI at pitch pe and in the direction Z to form the assembly of the layers CI and CE. Possibly, in a last assembly step, the hoop F is wound at pitch pf in the direction S around the assembly obtained previously.
Le câble 50 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).The cord 50 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 adhesion promoter, finally a vulcanization system (sulphur, accelerator, ZnO).
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.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 (no laying of the cables in the fabric of elastomeric composition) ranges from 4 mm to 8 mm.
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.These composite fabrics are then used as a working ply in the crown reinforcement during the tire manufacturing process, the steps of which are moreover known to those skilled in the art.
CABLE SELON UN DEUXIEME MODE DE REALISATION DE L’INVENTIONCABLE ACCORDING TO A SECOND EMBODIMENT OF THE INVENTION
On a représenté sur la
A la différence du premier mode de réalisation décrit précédemment, le câble 60 selon le deuxième mode de réalisation est tel que Q=4 et N=9.Unlike the first embodiment described above, the cable 60 according to the second embodiment is such that Q=4 and N=9.
CABLE SELON UNCABLE ACCORDING TO TROISIEMETHIRD MODE DE REALISATION DE L’INVENTIONMODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
On a représenté sur la
A la différence du premier mode de réalisation décrit précédemment, le câble 70 selon le troisième mode de réalisation est tel que Q’1, M’=3 et N’=8.Unlike the first embodiment described above, the cable 70 according to the third embodiment is such that Q'1, M'=3 and N'=8.
On a résumé dans le tableau 1 ci-dessous les caractéristiques pour les différents câbles 50, 50’, 60 et 70.Table 1 below summarizes the characteristics for the different cables 50, 50', 60 and 70.
TI
IT
38
TESTS COMPARATIFSCOMPARATIVE TESTS
Evaluation de l’énergie de rupture surfaciqueEvaluation of surface fracture energy
On a simulé différents câbles de l’état de la technique.Various state-of-the-art cables were simulated.
On a résumé dans le tableau 2, les caractéristiques du câble de l’état de la technique EDT (exemple 2-3 de US20090205308).Table 2 summarizes the characteristics of the cable of the state of the art EDT (example 2-3 of US20090205308).
TI
IT
Les tableaux 1 et 2 montrent que, les câbles 50, 50’, 60 et 70 présentent une énergie de rupture surfacique améliorée par rapport aux câbles de l’état de la technique EDT et EDT’. En effet, les câbles EDT et EDT’ présentent un coefficient de fragilisation relativement élevé mais une force à rupture relativement faible entraînant une énergie de rupture surfacique insuffisante pour réduire le nombre de rupture et le nombre de perforation des câbles dans le pneumatique. Ainsi les câbles selon l’invention présentent une énergie à rupture surfacique ES ≥ 165 N.mm-1suffisamment élevée pour remédier à ces inconvénients.Tables 1 and 2 show that the cables 50, 50', 60 and 70 have an improved surface breaking energy compared to the cables of the prior art EDT and EDT'. In fact, the EDT and EDT' cords have a relatively high embrittlement coefficient but a relatively low breaking force leading to insufficient surface breaking energy to reduce the number of breaks and the number of perforations of the cords in the tire. Thus the cables according to the invention have a surface breaking energy ES≥165 N.mm −1 high enough to remedy these drawbacks.
L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation précédemment décrits.The invention is not limited to the embodiments previously described.
Claims (15)
- une couche interne (CI) du câble constituée de K=3 ou 4 torons internes (TI) à deux couches (C1, C3) 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),
- une couche externe (CE) du câble constituée de L>1 torons externes (TE) à trois couches (C1’, C2’, C3’) enroulés autour de la couche interne (CI) du câble comprenant :
- une couche interne (C1’) constituée de Q’ fil(s) métallique(s) interne(s) (F1’),
- une couche intermédiaire (C2’) constituée de M’ fils métalliques intermédiaires (F2’) enroulés autour de la couche interne (C1’), et
- une couche externe (C3’) constituée de N’ fils métalliques externes (F3’) enroulés autour de la couche intermédiaire (C2’),
caractérisé en ce que
le câble (50) présente une énergie à rupture surfacique ES ≥ 165 N.mm-1avec ES=
-
- Nc = K x(Q+N)+L x(Q’+M’+N’) est le nombre total de fils métalliques ;
- D est le diamètre du câble en mm ;
-
- Cfrag est le coefficient de fragilisation du câble (50) sans unité avec
d3 est exprimé en mm,
αf est l’angle de contact entre les fils métalliques externes (F3) de 2 torons internes (TI) de la couche interne (CI) exprimé en radian,
αt est l’angle d’hélice de chaque toron interne (TI) exprimé en radian ;
Cste = 1500 N.mm-2.Two-layer multi-strand cable (50), comprising:
- an internal layer (CI) of the cable consisting of K=3 or 4 internal strands (TI) with two layers (C1, C3) comprising:
- an internal layer (C1) consisting of Q= 2, 3 or 4 internal metal wires (F1), and
- an outer layer (C3) consisting of N outer metal wires (F3) of diameter d3 wound around the inner layer (C1),
- an outer layer (CE) of the cable consisting of L>1 outer strands (TE) with three layers (C1', C2', C3') wound around the inner layer (CI) of the cable comprising:
- an internal layer (C1') consisting of Q' internal metal wire(s) (F1'),
- an intermediate layer (C2') made up of M' intermediate metal wires (F2') wound around the internal layer (C1'), and
- an outer layer (C3') consisting of N' outer metal wires (F3') wound around the intermediate layer (C2'),
characterized in that
the cable (50) has a surface breaking energy ES ≥ 165 N.mm -1 with ES=
-
- Nc=K x(Q+N)+L x(Q'+M'+N') is the total number of metal wires;
- D is the cable diameter in mm;
-
- Cfrag is the cable embrittlement coefficient (50) without unit with
d3 is expressed in mm,
αf is the contact angle between the outer metal wires (F3) of 2 inner strands (TI) of the inner layer (CI) expressed in radians,
αt is the helix angle of each internal strand (TI) expressed in radians;
Cst = 1500 N.mm -2 .
- une couche interne (CI) du câble constituée de K=3 ou 4 torons internes (TI) à deux couches (C1, C3) 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),
- une couche externe (CE) du câble constituée de L>1 torons externes (TE) à trois couches (C1’, C2’, C3’) enroulés autour de la couche interne (CI) du câble comprenant :
- une couche interne (C1’) constituée de Q’ fil(s) métallique(s) interne(s) (F1’),
- une couche intermédiaire ( C2’) constituée de M’ fils métalliques intermédiaires (F2’) enroulés autour de la couche interne (C1’), et
- une couche externe (C3’) constituée de N’ fils métalliques externes (F3’) enroulés autour de la couche intermédiaire (C2’),
caractérisé en ce que
le câble extrait (50’) présente une énergie à rupture ES’ ≥ 165 N.mm-1avec ES’=
-
- Nc = K x(Q+N)+L x(Q’+M’+N’) est le nombre total de fils métalliques ;
- D est le diamètre du câble en mm ;
-
- Cfrag’ est le coefficient de fragilisation du câble (50’) sans unité avec
Cp est le coefficient de pénétrabilité du câble
d3 est exprimé en mm,
αf est l’angle de contact entre les fils métalliques externes (F3) de 2 torons internes (TI) de la couche interne (CI) exprimé en radian,
αt est l’angle d’hélice de chaque toron interne (TI) exprimé en radian;
Cste = 1500 N.mm-2.Cable extracted (50') from a polymer matrix, the cable extracted (50') comprising:
- an internal layer (CI) of the cable consisting of K=3 or 4 internal strands (TI) with two layers (C1, C3) comprising:
- an internal layer (C1) consisting of Q=2, 3 or 4 internal metal wires (F1), and
- an outer layer (C3) consisting of N outer metal wires (F3) of diameter d3 wound around the inner layer (C1),
- an outer layer (CE) of the cable consisting of L>1 outer strands (TE) with three layers (C1', C2', C3') wound around the inner layer (CI) of the cable comprising:
- an internal layer (C1') consisting of Q' internal metal wire(s) (F1'),
- an intermediate layer (C2') made up of M' intermediate metal wires (F2') wound around the internal layer (C1'), and
- an outer layer (C3') consisting of N' outer metal wires (F3') wound around the intermediate layer (C2'),
characterized in that
the extracted cable (50') has an energy at break ES' ≥ 165 N.mm -1 with ES'=
-
- Nc=K x(Q+N)+L x(Q'+M'+N') is the total number of metal wires;
- D is the cable diameter in mm;
-
- Cfrag' is the embrittlement coefficient of the cable (50') without unit with
Cp is the penetrability coefficient of the cable
d3 is expressed in mm,
αf is the contact angle between the outer metal wires (F3) of 2 inner strands (TI) of the inner layer (CI) expressed in radians,
αt is the helix angle of each inner strand (TI) expressed in radians;
Cst = 1500 N.mm -2 .
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FR2419181A1 (en) | 1978-03-10 | 1979-10-05 | Michelin & Cie | IMPROVEMENTS TO RADIAL CARCASE TIRES |
FR2419182A1 (en) | 1978-03-10 | 1979-10-05 | Michelin & Cie | RADIAL CARCASS TIRE, ESPECIALLY FOR CIVIL ENGINEERING VEHICLES |
US20090205308A1 (en) | 2006-08-31 | 2009-08-20 | Bridgestone Corporation | Steel cord for reinforcing rubber and pneumatic radial tire |
WO2019122723A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Two-layer multi-strand cords having very low, low and medium moduli |
WO2019243687A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-26 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Double-layer multi-strand cord with improved penetrability |
-
2021
- 2021-05-07 FR FR2104830A patent/FR3122675B1/en active Active
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WO2019243687A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-26 | Compagnie Generale Des Etablissements Michelin | Double-layer multi-strand cord with improved penetrability |
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