FR2459128A1 - Fil filamentaire de trame et nappe de fils pour carcasse d'enveloppe de pneumatique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN FIL FILAMENTAIRE DESTINE A FORMER LES FILS DE TRAME D'UNE NAPPE DE CARCASSE D'ENVELOPPE DE PNEUMATIQUE. ELLE SE RAPPORTE A UN FIL POLYESTER DE TRAME AYANT D'EXCELLENTES PROPRIETES THERMIQUES ET CONTENANT ESSENTIELLEMENT DU TEREPHTALATE DE POLYETHYLENE, MELANGE A 0,5 A 15 EN POIDS D'UN POLYMERE FILABLE DONT LA TEMPERATURE DE TRANSITION VITREUSE EST SUPERIEURE D'AU MOINS 10C A CELLE DU POLYESTER. LE FIL A UN ALLONGEMENT A LA RUPTURE COMPRIS ENTRE70 ET 200 ET UN RETRAIT PAR CHAUFFAGE A SEC COMPRIS ENTRE 5 ET -2. IL PEUT SUPPORTER UN TRAITEMENT THERMIQUE A TEMPERATURE ELEVEE, PAR EXEMPLE DE 2MIN A 145C, PENDANT LE GOMMAGE D'UNE NAPPE. SON ALLONGEMENT A LA RUPTURE RESIDUELLE APRES LE TRAITEMENT RESTE SUPERIEUR A 60. APPLICATION A LA FABRICATION DES CARCASSES D'ENVELOPPES DE PNEUMATIQUES.

Description

La présente invention concerne un fil fila-

mentaire utile comme trame d'une nappe de fils pour carcasse de pneumatique, ainsi qu'une telle nappe contenant un tel fil. Plus précisément, elle concerne un fil filamentaire qui présente une extensibilité uniforme et continue au cours de la confection d'une enveloppe de pneumatique, surtout pendant la dilatation

d'une carcasse, comprenant le fil comme élément de tra-

me d'une nappe.

Jusqu'à présent, on a utilisé essentielle-

ment des fils de coton comme fils de trame dans une

nappe de carcasse d'enveloppe. Cependant, les spécia-

listes sont bien au courant du fait que les fils de

coton posent divers problèmes dus aux variations ex-

cessives de résistance mécanique et aussi à leur extensibilité relativement faible. Un exemple de tel problème est le défaut d'uniformité d'une enveloppe de pneumatique terminée dû à la rupture irrégulière des fils de trame pendant l'expansion ou dilatation d'une carcasse d'un facteur correspondant à 60-80 %, afin qu'elle prenne une forme toroldale au cours de

la confection et de la vulcanisation du bandage.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 395 744 suggère la résolution de ce problème par adaptation, comme fils de trame dans les nappes de fils, de filaments organiques synthétiques à un état

au moins partiellement non orienté, ayant un allonge-

ment important à la rupture, d'au moins 50 %. Le bre-

vet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 677 318 décrit le recouvrement de filaments organiques synthétiques ayant un allongement élevé d'au moins 80 % par des fibres de coton, et ces fils filés, ayant une âme, lorsqu'on les utilise comme fils de trame, présentent une excellente

aptitude au traitement surtout à cause de leur exten-

sibilité uniforme pendant la confection de l'enveloppe

de pneumatique.

Il apparaît que les deux procédés précités donnent des résultats satisfaisants dans la mesure o ils se rapportent au problème posé par la rupture des fils de trame. Cependant, d'autres problèmes importants restent sans solution. Par exemple, des filaments ayant un allongement élevé à la rupture d'au moins 50 %, à l'état non étiré ou à un état transitoire entre un état non étiré et un état totalement étiré, présentent une e propriété thermique extrêmement instable. Ainsi, une nappe de fils pour carcasse, contenant les filaments précités, a une mauvaise stabilité dimensionnelle même à température ambiante. De plus, lorsque la nappe est soumise à un traitement thermique, par exemple lors du gommage d'un mélange résorcinol-formaldéhyde-latex appliqué à une température dépassant 240'C, les fils de trame de la nappe perdent leur solidité et perdent

aussi leur extensibilité d'origine.

Le dessin annexé est un graphique représen-

tant des courbes contrainte-déformation de divers fils filamentaires ayant différentes mémoires thermiques,

-- la courbe I étant une courbe contrainte-

déformation d'un fil partiellement orienté (ayant un

denier de 150 et comprenant 36 filaments) ayant un al-

longement à la rupture de 140 % et un indice de biré-

fringence de 0,035,

- la courbe II étant une courbe contrainte-

déformation du fil après son fixage par de la vapeur d'eau à 1350C pendant 30 min afin que sa stabilité thermique soit meilleure,

- la courbe III étant une courbe contrainte-

déformation du fil fixé par de la vapeur d'eau, après un fixage thermique supplémentaire (chaleur sèche) à 2300C pendant 2 min,

- la courbe IV étant une courbe contrainte-

déformation du fil fixé par de la vapeur d'eau, après fixage thermique supplémentaire (chaleur sèche) à 240'C pendant 2 min,

- la courbe V étant une courbe contrainte-

déformation du fil fixé par de la vapeur d'eau après un fixage thermique supplémentaire (chaleur sèche) à 2450C pendant 2 min, et

- la courbe VI étant une courbe contrainte-

déformation du fil utilisé pour la courbe V mais qui a

été recouvert de fibres de coton.

Sur le dessin, la courbe I correspondant au

fil original présente une augmentation brutale de con-

trainte jusqu'à la première limite élastique Yi, la

contrainte diminuant alors puis croissant progressive-

ment jusqu'au point de cassure à 140 %. D'autre part, les fils représentés par les courbes II à VI perdent

beaucoup leur extensibilité, en fonction de leur mé-

moire thermique. On note que la courbe I correspondant

au fil d'origine indique la conservation d'un allonge-

ment d'environ 30 % après le fixage thermique à 2450C

pendant 2 min, cette condition étant utilisée en prati-

que au moment du traitement par trempage, et ce fil ayant un allongement à la rupture d'environ 30 % est soumis à la confection réelle de l'enveloppe sous forme de fil de trame. En conséquence, ce fil est incapable

de présenter une dilatation de 60 à 80 % dans une car-

casse et il se brise irrégulièrement pendant cette di-

latation de la carcasse.

Comme l'indique la figure, le fil filé com-

portant une ame (courbe VI) a un comportement légèrement différent de celui du fil non recouvert, comme indiqué

par les courbes I à V. Plus précisément, le fil recou-

vert présente une limite élastique relativement élevée, attribuée à la ténacité du fil de coton. Cependant, après cette limite, la contrainte diminue temporairement avant de croltre à nouveau. Comme cette contrainte croissante est due auKfilamentsde l'âme, le fil revêtu

se casse encore au point El qui correspond à un allon-

gement à la rupture inférieur à 40 %. En conséquence, la rupture du fil de trame ne peut pas être évitée même lorsque les éléments de trame sont formés de

tels fils recouverts.

Comme indiqué précédemment, on comprend facilement que les spécialistes rencontrent de nombreuses difficultés à fabriquer une enveloppe de pneumatique de qualité élevée, par conservation de l'allongement original à la rupture des éléments de trame utilisésdans

une nappe de carcasse au cours des opérations de con-

fection. L'invention concerne un fil filamentaire thermiquement stable, utile comme élément de trame d'une nappe de carcasse et permettant une confection uniforme de bandage pneumatique, le fil pouvant supporter un traitement thermique sévère au cours d'une opération

de trempage et conservant pratiquement son allonge-

ment original à la rupture, même après le traitement thermique. L'invention concerne un tel fil filamentaire destiné à former un élément de trame qui peut conserver

son allongement original à la rupture même après trai-

tement thermique à 2450C pendant 2 min.

En outre, l'invention concerne un fil fila-

mentaire ayant la stabilité thermique précitée, obtenue par utilisation d'un dispositif simple et commode en pratique.

L'invention repose sur la découverte sur-

prenante et inattendue du fait qu'un fil polyester mo-

difié, préparé par incorporation d'une petite quantité

de polymère ayant une température de transition vi-

treuse supérieure à celle du polyester, à un tel fil, ayant notamment un allongement à la rupture d'au moins %, conserve presque son allongement d'origine même après traitement thermique dans des conditions sévères

de température.

Ainsi, l'invention concerne un fil filamen-

taire utile pour la formation des éléments de trame d'une nappe de carcasse pour enveloppe de pneumatique, le fil étant formé d'un mélange (A) d'un polyester

ayant des motifs téréphtalate d'éthylène comme struc-

ture principale de motifs répétés, et (B) d'un poly-

mère filable à l'état fondu, ayant une température de transition vitreuse supérieure d'au moins 10 C à celle du polymère (A), la quantité du polymère (B) présente dans le fil étant comprise entre 0,5 et 15 % en poids, le fil étant caractérisé par les propriétés suivantes: (a) un allongement à la rupture de 70 à

200 %,

(b) un retrait compris entre +5 % et -2 % lorsqu'il est soumis à un traitement par chauffage à sec à C pendant 30 min, et (c) un allongement résiduel supérieur à 60 % après relaxation thermique libre du fil à 245 C pendant 2 min. En outre, l'invention concerne une nappe

de fils pour carcasse d'enveloppe de pneumatique, com-

prenant des fils de chaîne formant des filés de chaîne et des fils de trame, ceux-ci étant sous forme d'un fil

filamentaire retors formé d'un mélange (A) d'un poly-

ester ayant des motifs téréphtalate d'éthylène comme structure principale de motifs répétés, et (B) d'un polymère filable à l'état fondu, ayant une température de transition vitreuse supérieure d'au moins 10 C à celle du polymère (A), la quantité du polymère (B) présente dans le fil étant comprise entre 0,5 et 15 % en poids, le fil possédant les propriétés suivantes: (a) un allongement à la rupture compris entre 70 et 200 %, (b) un retrait compris entre +5 % et -2 % après traitement par chauffage à sec à 1500pendant 30 min,et (c) un allongement résiduel supérieur à % lorsque le fil a subi une relaxation thermique libre à 245 C pendant 2 min.

On constate selon l'invention que, lors-

qu'un fil filamentaire formé de téréphtalate de poly-

éthylène contient jusqu'à 15 % en poids d'un polymère

dont la température de transition vitreuse est supé-

rieure d'au moins 10 C {et de préférence 20 C) à celle du té-

réphtalate, le fil peut supporter le traitement ther-

mique sévère de maintien à 245 C pendant 2 min, en conservant plus de 85 % de son allongement d'origine, si bien que le fil peut être utilisé comme élément de

trame d'une nappe de carcasse d'enveloppe de pneumati-

que puisqu'il est stable thermiquement au cours d'un

traitement thermique.

Le polymère (A) utilisé selon l'invention est essentiellement le téréphtalate de polyéthylène, mais

le téréphtalate peut être modifié par addition ou in-

corporation d'acide dicarboxylique et/ou de composés

dioxy constituant jusqu'à 15 moles % formant un troi-

sième constituant ou des additifs connus des spécia-

listes. Dans ce cas, la viscosité inhérente du poly-

mère (A) a une grande importance et, de façon générale, cette viscosité est de préférence supérieure à 0,5. Le fil filamentaire filé à partir d'un mélange fondu de

tels polymères présente un meilleur comportement ther-

mique concernant la conservation de l'allongement à la rupture.

Par ailleurs, un polycarbonate ou un naphta-

late de polyalkylène est un exemple de polymère (B). En

particulier, un polycarbonate préparé par échange mu-

tuel d'esters ou par le procédé au phosgène qui sont

des procédés bien connus dans la technique, est avan-

tageusement utilisé selon l'invention. Des composés dioxy formant une partie du polymère et qui peuvent être cités sont le 4,4'dihydroxydiphényl-1,1-éthane (130 C), le 4,4'-dihydroxydiphényl-1,1butane (123 C), le 4,4'-dihydroxydiphényl-1,1-isobutane (149 C), le

4,4'-dihydroxydiphényl-2,2-propane (149 C), le 4,4'-

dihydroxydiphényl-2,2-butane (134 C), le 4,4'-dihydro-

xydiphényl-4,4-heptane (148 C), le 4,4'-dihydroxydi-

phényl-phényl-méthylméthane (176 C), le 4,4'-dihydroxy-

diphényl-2,2'-pentane (]37 C), le 4,4'-dihydroxy-

diphényl-diphénylméthane (121 C), le 4,4'-dihydroxydi-

phényl-l,l-cyclopentane (167 C), le 4,4'-dihydroxy-3,3'-

dichlorodiph&nyl-2,2-propane (147 C), et le 4,4'-

dihydroxy-3,3'-5,5'-tétrachlorodiphényl-2,2-propane

(180 C).

Les températures indiquées entre parenthèses sont les températures de transition vitreuse du polymère

formé à partir de chacun des composés dihydroxylés.

Parmi les polycarbonates cités, celui qui

est tiré du bisphénol A (4,4'-dihydroxydiphényl-2,2-

propane) peut être très avantageusement utilisé comme composé dihydroxylé. Les polycarbonates ayant un indice

de fusion de 5 à 20 sont avantageux de façon générale.

Le naphtalate de polyalkylène est avanta-

geusement le 2,6-naphtalate de polyéthylène, ayant une température de transition vitreuse d'environ 120 C, et sa polymérisation peut être effectuée par mise en oeuvre

d'un procédé décrit dans les demandes publiées de bre-

vet japonais n 1957/1974 et 19715/1975 et dans les de-

mandes de brevet japonais mises à l'inspection publi-

que n 96 693/1973 et 67 393/1975.

Le mélange et le filage à l'état fondu du naphtalate avec le téréphtalate de polyéthylène sont importants. A cet égard, il est avantageux que les polymères de naphtalate aient un poids moléculaire moyen de 15 000 à 35 000, correspondant à une valeur

de 1300 à 6 000 P pour l'indice de fusion.

On constate selon l'invention que la quantité du polymère (B) à ajouter est primordiale afin que la

réduction d'allongement du fil de téréphtalate de poly-

éthylène, après relaxation thermique à 245 C pendant 2mil soit évitée. Lorsque le polymère (B) est ajouté

au polymère (A) au-delà d'une limite supérieure parti-

culière, le fil de téréphtalate de polyéthylène /for-

mê du polymère (A)7 a tendance à présenter une réduc-

tion de l'amélioration de la stabilité thermique si bien que l'effet de l'utilisation du polymère (B) est

perdu. D'autre part, lorsque le polymère (B) est uti-

lisé en quantité trop faible, la stabilité thermique du fil n'est pas améliorée. A cet égard, le polymère (B) doit être présent en quantité comprise entre 0,5 et 15 % du poids total des polymères. Un filage à l'état fondu d'un mélange des

polymères (A) et (B) peut être effectué par les tech-

niques bien connues de filage de mélanges de polymères, l'une d'entre elles étant la suivante: (1) D'abord, 99,5 à 85 parties en poids de polymère (A) et 0,5 à 15 parties en poids de polymère (B) sont transmises à une extrudeuse; et

(2) Ensuite, les deux polymères sont mélan-

gés et fondus et le mélange fondu est ensuite extrudé par une filière, les filaments formés étant enroulés à une vitesse élevée, supérieure à 2 000 m/min et de

préférence à 2 500 m/min afin que les filaments enrou-

lés finalement aient un allongement à la rupture com-

pris entre 70 et 200 %.

Dans une variante, des filaments non étirés, filés avec une vitesse d'enroulement inférieure à 2000 m/min, par exemple comprise entre 800 et 1500 m/min,

sont préparés puis étirés avec un rapport d'étirage re-

lativement faible, compris entre 1,3 et 3,0, donnant aux fils étirés un allongement à la rupture compris entre 70 et 200 %. Dans le procédé de filage précité, il est important que l'allongement d'un fil bobiné finalement soit réglé à l'état partiellement orienté ou demi-étiré dans la plage limitée comprise entre 70 et 200 % qui correspond à son tour à un indice de

biréfringence compris entre 0,025 et 0,12. Une pro-

priété thermique à noter de ce fil est qu'il ne pré-

sente pratiquement pas de variation d'allongement même après relaxation thermique à 2450C pendant 2 min. Par:ailleurs, des variations successives de la température ambiante du fil filamentaire, au cours du temps, sont inévitables si bien que la nappe de fils présente des variations de largeur, lorsque le fil est

utilisé comme élément de trame. On utilise une techni-

que de "retrait par chauffage àsec" à 150'C pendant min pour remédier à cet inconvénient et déterminer la stabilité dimensionnelle à température ambiante. Lorsqu'un fil filamentaire présente un tel retrait par

chauffage à sec compris entre +5 % et -2 %, sa sta-

bilité dimensionnelle à température ambiante devient

satisfaisante (surtout entre 0 et 2 % de retrait).

Au cours de cette opération, le fil filamen-

taire filé à l'état fondu, qui présente le retrait par chauffage à sec compris entre environ 40 et 50 %, est rebobiné sur un cylindrique qui provoque une torsion

comprise entre 10 et 130 tr/m, cette torsion étant né-

cessaire afin que l'élément de trame possède une bonne cohérence, et il subit alors un fixage à la vapeur d'eau entre 120 et 1600C, pendant 1 à 90 min, si bien que le fil filé à l'état fondu prend un retrait par chauffage à sec compris entre +5 % et -2 % et devient dimensionnellement stable à température ambiante. Un autre procédé comprend l'avance du fil filé dans un bain bouillant pendant quelques minutes ou en atmosphère chauffée maintenue à une température comprise entre 100 et 1800C (bulbe sec) pendant un temps inférieur à

60 s. En outre, dans le cas d'un fil filamentaire ob-

tenu à une plus faible vitesse de bobinage (filage) et avec un plus faible rapport d'étirage, comme indiqué précédemment, le retrait par chauffage à sec du fil peut être réglé pendant l'opération d'étirage ou au

cours d'une opération ultérieure de fixage par chauffage.

Ainsi, les fils traités par la vapeur d'eau (thermiquement) présentant le retrait par chauffage à sec compris entre +5 % et -2 % conservent pratiquement leur allongement d'origine compris entre 70 et 200 % et ils conviennent donc parfaitement comme éléments de trame d'une nappe de fils pour carcasse. Comme une telle nappe, contenant les fils traités thermiquement comme éléments de trame, est très stable à température ambiante, elle ne présente jamais le problème de la

variation de largeur de la nappe due à un retrait ir-

régulier des fils de trame si bien que les fils de chaîne restent équidistants. En outre, le fil de trame peut garder son

allongement d'origine méme après le trempage de l'étof-

fe qui le contient. Cela signifie que chacun des fils de trame subit une expansion uniforme lors de la mise à une forme toroldale et donne une qualité élevée à l'enveloppe de pneumatique mise en forme, les fils de

chaîne étant retenus à égales distances. En consé-

quence, la nappe donne satisfaction dans la carcasse

d'un pneumatique à carcasse radiale à une seule nappe.

La plage limitée d'allongement à la rupture, comprise entre 70 et 200 % et de préférence entre 80 et 150 %, indiquée selon l'invention, a une importance primordiale. Lorsque l'allongement est inférieur à %, il diminue facilement à moins de 60 % après le traitement de trempage, surtout à 240*C. Dans ce cas, le fil de trame n'a pas un allongement suffisant à la rupture pour résister pendant la confection de l'enveloppe. D'autre part, lorsque l'allongement (des fils de trame) dépasse 200 %, il présente une extensibilité superflue qui provoque à son tour une répartition irrégulière ou un déplacement des fils de chaîne.

Normalement, les fils filamentaires prépa-

rés dans une étape de filage ou d'étirage, comme élé-

ments de trame, ont un denier compris entre 75 et 200.

Ces fils, ayant un allongement à la rupture compris entre 70 et 200 % et un retrait par chauffage à sec compris entre 40 et 50 % environ, sont tordus à raison de 10 à 130 tr/m sur un cylindre, et subissent ensuite un fixage à la vapeur d'eau donnant un fil dont le retrait par chauffage à sec est compris entre +5 % et -2 %. Les fils fixés par la vapeur d'eau subissent il

alors une opération de tissage sous forme d'un élé-

ment de trame. Les fils de chaine utilisés dans cette opération peuvent être formés de tout type de fibres synthétiques possédant une ténacité élevée. Des exemples de telles fibres sont les polyesters, les polyamides et les polypropylènes. Ces fils ont de préférence une ténacité d'au moins 0,8 N/denier et

un allongement à la rupture compris entre 10 et 40 %.

Avant l'opération de trempage pour le gom-

mage, une nappe de fils est en général soumise à une opération de fendillement. Cette opération est destinée

à donner une certaine souplesse physique ou une flexi-

bilité à la nappe de fils et, pendant cette opération, lesfils de trame peuvent glisser le long des fils de chaîne. Le revêtement des fils fixés placés sur le cylindre par un latex de caoutchouc est avantageux afin que cette irrégularité soit évitée. L'application du latex peut être effectuée par trempage du fil à l'état tordu dans un bain de latex ou par avance du fil au contact de la surface d'un rouleau rotatif immergé dans un bain contenant le latex. Le poids raisonnable de latex appliqué au fil est compris entre 0,3 et 3,0 % du poids du fil. Au cours de ce traitement, les fils prennent une aptitude suffisante pour qu'ils résistent au glissement. Les latex utilisés selon l'invention sont bien connus de façon générale. Des

exemples sont un latex de caoutchouc de styrène-

butadiène, un latex de vinylpyridinei un latex de

caoutchouc nitrile ou un latex de caoutchouc naturel.

En outre, des latex époxylés, tels que le polybutadiène époxylé, un copolymère de styrène-butadiène époxylé et

un copolymère de nitrile-butadiène époxylé sont avan-

tageusement utilisés lorsqu'une propriété de liaison

robuste est souhaitable.

Le fil traité par le latex et destiné à former l'élément de trame présente un avantage supplémentaire lors de l'utilisation sous forme d'un fil recouvert de coton (fil filé à ame). Dans ce cas,

le fil traité par le latex permet le recouvrement uni-

forme par les fibres de coton. Jusqu'à présent, le recouvrement uniforme d'un fil filamentaire-par des fibres de coton s'est révélé très difficile car le fil est très glissant. Etant donné le glissement relatif des fibres de coton et du fil d'ame, un fil filé à

ame fabriqué présente souvent une irrégularité d'en-

veloppement qui provoque un déplacement des fils de

chaîne dans la nappe de fils de carcasse.

D'autre part, le fil de trame traité par un latex selon l'invention a un coefficient élevé de frottement si bien que l'effet d'enveloppement être être considéré comme uniforme et stable et évite le déplacement des fils de chaîne. Les fibres de coton peuvent recouvrir totalement l'ame ou peuvent être séparées à intervalles réguliers. Compte tenu d'un effet d'adhérence entre les fils de chaîne et de trame après le traitement de trempage (gommage), la seconde possibilité est préférable. Ainsi, un fil de trame obtenu par recouvrement de fibres de coton distantes, étant donné la variation d'épaisseur, forme des espaces minuscules aux emplacements des parties de contact avec

un fil de chaîne, et ces espaces permettent une péné-

tration accrue d'un adhésif. Ces espaces sont avanta-

geusement formés lorsque le rapport de recouvrement

est maintenu entre 20 et 70 %.

Le rapport de recouvrement est exprimé par la formule:

Surface couverte par les fi-

Rapport de re- = bres de coton enroulées couvrement, % Surface totale d'un fil de x 100 trame L'expression "fibres de coton" utilisée de façon générale dans le présent mémoire peut désigner

un ruban ou un filé, et le denier total est de pré-

férence le même que celui du fil d'ame ou est légère-

ment inférieur.

Ainsi, selon l'invention, un fil filamentaire utile comme élément de trame d'une nappe de carcasse d'enveloppe est fabriqué par une opération simple, c'est-à-dire une technique de filage d'un mélange, et le fil peut conserver son allongement original même après traitement thermique à une température dépassant 2450C, au cours de la confection de l'enveloppe de

pneumatique. Comme le faible retrait du fil par chauf-

fage à sec empêche l'apparition d'irrégularités de largeur dans une telle nappe, lorsqu'il est utilisé comme

élément de trame dans la nappe, l'enveloppe de pneuma-

tique fabriquée peut avoir une qualité élevée.

En outre, une nappe de fils réalisée selon

l'invention est avantageusement utilisée dans la car-

casse à une seule nappe, compte tenu des critères

actuels très sévères de liaison robuste entre le ca-

outchouc et les fibres, dans la carcasse d'un pneuma-

tique à carcasse radiale.

On considère maintenant des exemples de mise

en oeuvre de l'invention à titre purement illustratif.

L'allongement (AR) et le retrait par chauffage à sec (RCS) sont déterminés, dans la suite du présent mémoire,

de la manière suivante.

(1) AR

On fait subir à un fil échantillon ayant une longueur de 20 cm, dans un appareil "Autograph Type-III" fabriqué par TOYO SOKKI K.K, une déformation appliquée à une vitesse correspondant à 100 %/min, jusqu'à la rupture du fil, et on lit l'allongement A en cm qui correspond à la contrainte maximale au moment de la cassure du fil. Ainsi, on détermine l'allongement à la rupture AR par la formule AR = A x 100 (%)

(2) RCS

On suspend une masse de 1/30 g/denier à une première extrémité d'un fil échantillon et, dans cet état, on marque le fil à des intervalles de 100 cm. On met alors le fil sous forme d'un écheveau de 20 cm de longueur et on lui fait subir un traitement thermique

à 1500C (bulbe sec) pendant 30 min. Après refroidisse-

ment à température ambiante, on mesure une longueur L comprise entre les points marqués adjacents, sous l'ac- tion de la masse de 1/30 g/denier. On déterminer le retrait par chauffage à sec RCS par la formule

RCS = 100 - L (%)

EXEMPLE 1

On fait fondre à 2950C divers polymères indi-

qués dans le tableau I et on les extrude à l'aide d'une filière. Les filaments extrudés sont alors enroulés sous

forme d'un fil partiellement orienté. Celui-ci est en-

suite réenroulé sur un cylindre, avec une torsion de 100 tr/m et, dans cet état, il subit un fixage à la vapeur d'eau à 1350C pendant 30 min. Le fil fixé par la vapeur d'eau subit ensuite une relaxation thermique dans diverses conditions, à savoir (a) 150'C pendant min, (b) 230'C pendant 2 min, (c) 2400C pendant 2 min et (d) 2450C pendant 2 min. Chacun des fils ayant subi la relaxation thermique a un allongement à la rupture et un retrait par chauffage à sec qui sont

indiqués dans le tableau Il.

La viscosité est déterminée dans un mélange

/40 d'orthochlorophénol et de tétrachloréthylène.

Essai n Polymère A Composition /n7 1 99,7 parties de PET* et 0,3 partie de TiO2

TABLEAU I

Polymère B Rapport de Composition /7/- mélange A/B 0,72 Vitesse de Denier du fil bobinage, m/min bobiné/nombre de filaments

*2800 150/36

"u 0,72 -

fi 0,72 -

/72 i

4 " 0,72 - - - 2800 115/36

" 0,64 P.C* 95/5 2500 150/48

6 " 0,64 -do- " 3000 7 " 0,64 -do- " 3500 " O n CA - - n Ann vM, UV 0,64 PET...téréphtalate de polyéthylene P.C... polycarbonate Juv /36 v" Ln lu n do If Fil filé

RCS,% AR1,%

- 144

- 128

- 110

I A. Condition a RCS,% 0,5 0,6 0,7

AR2, %

TABLEAU II

Condition b Condition c

RCS,% AR3,% RCS,% AR4,%

1,3' 102 3,6 80

1,4 89 3,7 62

1,2 78 3,7 51

ir a, - C 11 Condition d

RCS,% ARA,%

4,4 36

4,5 35

4,6 26

A 2Q

-à 1 dî 1t:-)141.. 1yU 1yD i3 JI Iz '*, 30

63 154 0,4 141 2,2 133 4,5 131 5,0 135

6 58 128 0,4 116 2,1 115 4,3 112 5,3 112

7 56 106 0,5 99 2,3 96 3,3 94 4,5 91

8 73 134 0,3 112 1,5 63 3,2 35 4,5 18 9 63 124 0,4 108 1,6 61 3,6 37 4,8 16

Essai n A 0% ro Co N oe Dans les tableaux qui précèdent, les essais n0 l à 4 sont des exemples comparatifs dans lesquels

du téréphtalate de polyéthylène seul, ayant une vis-

cosité inhérente élevée, est filé à l'état fondu, les essais n05 à 7 sont des exemples de mise en oeuvre de l'invention, et les essais n' 8 et 9 sont des exemples

comparatifs, correspondant à un fil classique partiel-

lement orienté.

On peut noter d'après les résultats qu'il n'y a pas une différence significative considérable

entre les essais n'l à 9 dans la mesure o les opéra-

tions sont mises en oeuvre dans la condition (b), c'est-à-dire pour une relaxation thermique à 230'C pendant 2 min. D'une manière générale, les essais 5 à 7 donnent les meilleurs résultats, et ils sont suivis par les essais l à 4 puis par les essais 8 et

9 qui viennent en dernier.

D'autre part, il existe une différence significative considérable entre les trois groupes précités lorsque les opérations sont mises en oeuvre dans la condition (d) qui est bien plus sévère que la condition (b). Plus précisément, les fils fixés à

la vapeur d'eau des essais n' 5 à 7 conservent pra-

tiquement leur allongement d'origine même après rela-

xation thermique dans la condition (a) alors que les

autres fils traités par la vapeur d'eau, correspon-

dant aux essais i à 4 ou 8 et 9,perdent leur allonge-

ment et prennent une valeur inférieure à 40 %. Ces fils dégradés thermiquement, lorsqu'on les utilise comme

éléments de trame dans une nappe de carcasse, se cas-

sent eux-mêmes si bien qu'ils n'ont plus aucun inté-

rêt pratique. La comparaison des essais nl à 4 et 8 et 9 montre que le premier groupe donne des valeurs

bien supérieures du rapport de conservation d'allonge-

ment (M). Ce comportement est da à la différence entre

les viscositésinhérentes (n) des polymères.

A titre de référence, ce rapport (M) est calculé pour chacun des fils ayant subi la relaxation

thermique et les résultats figurent dans le tableau III.

Ces résultats montrent clairement le rôle du polycar-

bonate. Essai no

TABLEAU III

(M), %

26,5 ,7 27,1 31,7 ,7 96,6 91,9 16,1

9 14,8

EXEMPLE 2

On effectue des expériences comme décrit

dans l'exemple 1, mais le rapport de mélange des poly-

mères (A) et (B) varie. Les propriétés d'allongement des fils obtenus figurent dans le tableau IV. Les autres conditions sont les suivantes: (1) température de fusion du polymère 287 C (2) vitesse de bobinage 3500 m/min

(3) denier du fil filé 150 et 48 fila-

ments (4) téréphtalate de polyéthylene viscosité inhérente (n) = 0,64, 0, 3 % en poids de TiO2 est ajouté par rapport à la quantité totale (5) polycarbonate "L-1250" (marque de fabrique de

TEIJIN KASEI KK)

TABLEAU IV

Essai n Rapport de mélange Condition a Condition b Condition c Condition d (M)

A/B AR2 % % % %

99,8/0,2 115 65 39 22 19

11 99,5/0,5 111 99 97 95 86

12 99/1,0 108 101 96 95 88

13 98/2,0 102 96 94 94 92

14 95/5,0 103 98 96 95 92

93/7,0 101 96 94 93 91

16 88,5/11,5 106 101 96 93 88

17 85/15,0 100 93 89 86 86

18 82/18,0 97 78 72 70 72

o rg. Ln Les exemples qui précèdent montrent qu'une

augmentation du poids de polycarbonate améliore de fa-

çon générale le rapport (M) des fils filés, mais il

faut un mélange contenant 0,5 à 15 % en poids de poly-

carbonate pour que les fils supportent le traitement thermique dans la condition (b) et en conséquence

s'allongent sans rupture pendant la confection des en-

veloppes. D'autre part, le rapport demélange correspon-

dant à plus de 15 % en poids de polycarbonate provoque

une réduction des températures de fusion et de ramollis-

sement du téréphtalate de polyéthylene si bien que la

stabilité thermique du fil de téréphtalate de poly-

éthylene est réduite. En outre, on n'obtient pas d'amé-

lioration ou d'effets imprévus pour un rapport de mé-

lange correspondant à moins de 0,5 % en poids de poly-

carbonate.

EXEMPLE 3

On mélange du 2,6-naphtalate de polyéthylène ayant une viscosité inhérente de 0,62 avec un polymère de téréphtalate de polyéthylène correspondant à l'essai n 5 du tableau I, comme indiqué dans l'exemple 1. Le tableau V indique les caractéristiques thermiques du

fil obtenu.

TABLEAU V

Essai Rapport

n de mé-

lange A/B

19 99,8/0,2

99,5/0,5

21 99/1,0

22 98/2,0

23 95/5,0

24 91,5/8,5

88,5/11,5

26 86,5/13,5

27 85/15,0-

28 82/18,0

Vitesse

de bobi-

nage, m/min Il Denier des

fils bobi-

nés/nombre

de fila-

ments /48 le Ie Ie t I I! t Fil filé

AR1, %

Condition a Condition b

CS,% AR2'% AR3,%

<1 % 118

" 114

" 121

" 115

"Il 117

" 116

te 98 "l 119

" 114

" 122

Condition c Condition d (M),

AR4,% AR,% %

rFj Co On obtient les mêmes résultats dans les

exemples que dans les tableaux II et III de l'exem-

ple 1. Plus précisément, le 2,6-naphtalate de poly-

éthylène joue le même rôle que le polycarbonate pour l'amélioration du comportement thermique du téréph-

talate de polyethylène.

Comme l'indique clairement le tableau V, le mélange de 0,5 à 15 % en poids de 2,6-naphtalate de polyethylène permet aux fils de téréphtalate de polyéthylène de conserver un rapport (M) dépassant

%, après le traitement thermique de 2 min à 245 C.

Par ailleurs, le mélange de 18 % en poids de 2,6-

naphtalate de polyéthylène provoque une réduction de

la température de fusion du téréphtalate de polyéthy-

lène si bien que les fils de cette dernière matière

perdent leur stabilité thermique. En outre, une quan-

tité de 2,6-naphtalate de polyéthylene inférieure à

0,2 % ne présente pratiquement pas d'effet.

EXEMPLE 4

On fabrique quatre types de nappe de fils pour carcasse à l'aide de fils fixés par la vapeur d'eau formant les éléments de trame, obtenus dans l'essai n l (exemple comparatif),dans l'essai n 6

(selon l'invention), dans l'essai n 8 (exemple com-

paratif) du tableau II (exemple 1), et dans l'essai

n 24 selon l'invention du tableau V (exemple 3).

Les autres conditions sont les suivantes

(1) fil de chaîne: 3 fils de téréphtalate de poly-

éthylène ayant un denier de 1800 et comprenant 250 filaments (ténacité de 0,085 N/denier) (2) nombre de duites: 55/5 cm (3) nombre de chaînes: 0, 8/cm Chacune des nappes passe dans une solution résorcinol-formaldéhydelatex dans laquelle l'ingrédient solide adhère à la nappe avec un rapport de prélèvement de 6 % par rapport au poids de la nappe, puis celle-ci est séchée à 150'C pendant 4 min et fixée thermiquement afin que l'adhésif se solidifie à 2450C pendant 2 min.

On confectionne alors des enveloppes de ban-

dages pneumatiques à carcasse radiale (enveloppes non vulcanisées) à l'aide des nappes fixées thermiquement, sous forme d'une seule nappe pour la carcasse avec une ceinture supplémentaire d'acier ayant une construction comprenant 1 x 5 x 0,25, 30 duites par 5 cm, en deux

couches dans une partie formant bande de roulement.

Le tableau VI indique les caractéristiques

de l'enveloppe et le comportement des fils de trame.

Cassure des fils de trame Répartition des fils de chaîne Uniformité de

l'enveloppe (va-

riation des for-

ces radiales) Irrégularités des flancs

TABLEAU VI

Essai n0l Essai n0 6 cassures au hasard non Essai n08 Essai n0 24 cassures au hasard non souvent déplacés du très régulière souvent déplacés du très régulière fait de la rupture fait de la rupture des fils de trame des fils de trame mauvaise bonne oui non mauvaise oui bonne w non u1 ho Co En outre, le fil brut de filage, sans fixage

à la vapeur d'eau indiqué dans l'essai n06 ou 8, est uti-

lisé comme élément de trame pour la formation d'une nappe de fils pour carcasse. Dans ce cas, le retrait par chauffage à sec RCS dépasse 5 %. Lorsque la nappe est stockée pendant trois jours à température ambiante, elle présente des irrégularités de largeur le long des fils de trame. Ce phénomène est dé à la valeur élevée du retrait par chauffage à sec du fil brut de filage et en conséquence, ce fil est ensuite instable même à température ambiante. En outre, la nappe passe dans un bain de résorcinolformaldéhyde-latex et est séchée à 1500C pendant 4 min. La nappe traitée présente un déplacement aléatoire du fil de chaîne du fait du retrait irrégulier du fil de trame. En conséquence, un fil filamentaire destiné à former l'élément de trame doit avoir un retrait par chauffage à sec qui est compris entre 5 et -2 E.

EXEMPLE 4

On fait fondre un mélange de 92 parties en poids de polymère de téréphtalate de polyéthylène ayant une viscosité inhérente de 0,64, sous forme de copeaux, et contenant 0,3 partie en poids de TiO2, et 8,0 parties

en poids d'un polycarbonate, en copeaux, ayant un in-

dice de fusion égal à 12. La composition fondue est alors extrudée par une filière ayant 48 trous de 0,25 mm de diamètre chacun, les fils étant bobinés à 1200 m/min. Le fil non étiré obtenu ayant un denier de 375 et comprenant 48 filaments, a un allongement à

la rupture de 430 %.

Ensuite, ce fil non étiré est étiré dans un bain d'eau chaude à 900C, avec un rapport d'étirage de 2,5 afin qu'un fil étiré ayant un denier de 153 et comprenant 48 filaments soit formé, ce fil ayant un allongement à la rupture de 112 %, un retrait par chauffage à sec de 69 % et une ténacité de 3,6 N. Ce fil étiré subit un fixage à chaud à l'état tendu à 130 C (bulbe sec) pendant 20 min. Le tableau VII qui suit indique les caractéristiques thermiques du fil fixé par la vapeur d'eau, ayant un retrait par

chauffage à sec qui est réduit, lorsqu'il subit in-

dépendamment une relaxation thermique dans les condi-

tions (a), (b), (c) et (d).

TABLEAU VII

Condition a Condition b Condition c Condition d M

RCS,% AR2,% RCS,% AR3,% RCS,% AR4,% RCS,% ARA,% %

0,6 109 0,8 105 2,6 104 4 102 94

Bien entendu, diverses modifications peuvent

être apportées par l'homme de l'art aux fils, aux nap-

pes, aux dispositifs et aux procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Fil filamentaire utile sous forme d'un élé-

ment de trame d'une nappe de fils pour carcasse d'en-

veloppe de pneumatique, ledit fil étant caractérisé en ce qu'il est fabriqué à partir d'un mélange de (A)

un polyester ayant des motifs téréphtalate d'éthy-

lène comme structure principalede motifs répétés, et

(B) un polymère filable à l'état fondu, ayant une tem-

pérature de transition vitreuse supérieure d'au moins 100C à celle du polymère (A), la quantité du polymère (B) présente dans le fil étant comprise entre 0,5 et % en poids, le fil ayant les propriétés suivantes (a) un allongement à la rupture (AR) compris entre 70 et 200 %, (b) un retrait par chauffage à chaud (RCS) à 1500C pendant 30 min qui est compris entre +5 % et -2 %, et (c) un allongement résiduel (ARA) supérieur à 60 % lorsque le fil a subi une relaxation thermique libre à 2450C pendant 2 min.

2. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que son rapport de conservation d'allongement (M) est supérieur à 85 %, ce rapport (M) étant donné par la formule: (ARA) (M) = (AR) x 100 (%)

3. Fil selon la revendication 1, caractérisé en

ce que le fil a un allongement à la rupture (AR) com-

pris entre 80 et 150 %.

4. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fil a un allongement résiduel (ARA) compris

entre 70 et 100 %.

5. Fil selon la revendication 1, caractérisé en

ce que son retrait par chauffage à sec (RCS) est com-

pris entre 0 et 2 %.

6. Fil selon la revendication 1, caractérisé en

ce que le polyester (A) a une viscosité inhérente com-

prise entre 0,5 et 0,95, lorsqu'elle est mesurée dans

un solvant formé par un mélange 60/40 d'orthochloro-

phénol et de tétrachloréthane, à 30 C.

7. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère (B) a une température de transition vitreuse supérieure d'au moins 20 C à celle du poly-

ester (A).

8. Fi. selon la revendication 1, caractérisé en

ce que le polymère (B) est un polycarbonate.

9. Fil selon la revendication 1, caractérisé en

ce que le polymère (B) est le 2,6-naphtalate de poly-

éthylene.

10. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité du polymère (B) présente dans le fil

est comprise entre 0,5 et 5 % en poids.

11. Nappe de fils pour carcasse d'enveloppe de pneumatique, du type qui comprend des fils de chaîne formant des filés de chaîne, et des fils de trame, ladite nappe étant caractérisée en ce que les fils de

trame sont formés par un fil filamentaire retors com-

prenant un mélange de (A) un polyester ayant des motifs téréphtalate d'éthylène comme structure principale à motifs répétés, et (B) un polymère filable à l'état fondu, ayant une température de transition vitreuse supérieure d'au moins 10 C à celle du polymère (A), la quantité du polymère (B) présente dans le fil étant comprise entre 0,5 et 15 % en poids, le fil ayant les propriétés suivantes: (a) un allongement à la rupture (AR) compris entre 70 et 200 %, (b) un retrait par chauffage à sec (RCS) à C pendant 30 min qui est compris entre +5 % et -2 %, et (c) un allongement résiduel (ARA) supérieur à 60 % lorsque le fil a subi une relaxation thermique libre à 245 C pendant 2 min.

12. Nappe selon la revendication 11, caractérisée

en ce que le fil filamentaire de trame a subi une tor-

sion de 10 à 130 tr/m.

13. Nappe selon l'une des revendications 11 et

12, caractérisée en ce que le fil de trame est recou-

vert de fibres de coton.

14. Nappe selon la revendication 11, caractérisée

en ce que le polymère (B) est un polycarbonate.

15. Nappe selon la revendication 11, caractérisée en ce que le polymère (B) est le 2,6-naphtalate de polyéthylene.