Brevet FR2563664A1 — publié le 19851031

Procédé de formation d'embouts de bougies d'allumage. La présente invention concerne, d'une manière générale, la formation d'articles tubulaires élastomè- res et, en particulier, un procédé de formation d'em- bouts de bougies d'allumage moyennant un processus d'extrusion. Un embout d'une bougie d'allumage est un organe tubulaire élastomère qui glisse pardessus une bougie d'allumage d'un moteur à combustion interne pour faire office d'isolateur. Une extrémité de l'em- bout glisse par-dessus le fil de la bougie d'allumage, tandis que l'autre extrémité de l'embout, qui est plus grande, glisse par-dessus cette bougie. On prévoit au moins un épaulement interne dans l'embout, ainsi qu'au moins deux diamètres intérieurs. La majeure partie des embouts sont réalisés à partir de caoutchouc silicone, mais certains sont réalisés à partir de ma- tières organiques. Normalement, on forme des embouts de bougies d'allumage moyennant un moulage par injection. On charge une matière caoutchouteuse dans une presse de moulage par injection qui injecte la matière dans la cavité d'un moule et qui la chauffe pour la durcir. Les embouts ainsi formés sont démoulés et ensuite congelés à l'azote afin de les rendre très durs. On remue les embouts congelés au tambour pour éliminer les bavures et les déchets. Après chauffage à la tem- pérature ambiante, les embouts ramollissent à la du- reté désirée. Bien que ce procédé donne des embouts de haute qualité, les étapes de moulage par injection, de congélation et d'agitation au tambour sont coûteuses. Suivant la présente invention, on forme des embouts de bougies d'allumage par un procédé différent du moulage par injection. On extrude tout d'abord la matière élastomère en un tube d'un diamètre intérieur uniforme. On vulcanise ce tube jusqu'à un durcisse- ment partiel. Le durcissement partiel confère une dureté qui est inférieure à la dureté finale, mais qui est suffisante pour découper le tube en morceaux individuels. Dès qu'ils sont découpés en morceaux, les tubes sont chargés dans un support. Une broche ayant plusieurs diamètres est ensuite pressée dans chaque tube, le support constituant un moyen de sou- tien extérieur lorsque le tube est étiré sur la broche. Afin de réduire la friction, on applique une pression d'air à une extrémité du tube. Après avoir introduit complètement la broche dans le tube, on retire à la fois la broche et le tube du support et on les chauffe. A ce moment, le tube atteint son durcissement et sa dureté finals. Le re- trait et le durcissement par compression amènent le tube à prendre une forme intérieure constituée de plusieurs diamètres intérieurs épousant ceux de la broche. On dé- moule le tube de la broche, on le refroidit et il est alors prêt à l'expédition. Dans les dessins annexés: la figure 1 est un bloc diagramme illustrant les étapes du procédé de la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe partielle- ment schématique illustrant une broche devant être introduite dans un tube élastomère, cette opération constituant une des étapes de la présente invention; la figure 3 est une vue semblable à la figure 2, mais illustrant la broche en position d'introduction complète; la figure 4 est une vue semblable à la figure 3, mais illustrant la broche retirée du support de chargement et le tube démoulé de cette broche. En se référant à la figure 1, la première étape 11 consiste à extruder un tube continu de la composition élastomère particulière désirée. La com- position élastomère vulcanisable utile lors de la mise en oeuvre de la présente invention contiendra n'importe quelle matière durcissable pouvant être façonnée à la forme requise par le procédé. Les com- positions de caoutchouc silicone sont préférées en raison de leur stabilité à des températures élevées et de leur résistance à la contamination par les fu- mées dégagées par les moteurs, les fuites et analogues. Une composition spécifique du type connu dans la technique contiendra environ 100 parties d'un polymère de silicone, environ 40 parties d'une charge, environ 0,5 à 2 parties d'un catalyseur et 0 à 10 parties d'au- tres additifs activants. Parmi les polymères spécifiques de silicone, il y a les polymères de diméthyl-polysiloxane compor- tant éventuellement des groupes vinyle remplaçant les groupes méthyle sur la chaîne polymère. La teneur en groupes vinyle se situera entre environ 0 et 5% molaires, le poids moléculaire du polymère étant spéci- fiquement supérieur à un million. Parmi les charges spécifiques, il y a la silice fumée, la silice précipitée, le quartz broyé, le carbonate de calcium et l'oxyde de fer. D'autres additifs activantsclassiques peuvent être présents, par exemple, des agents de stabilisation contre la chaleur, des additifs de réglage de structure, des adjuvants de traitement et des pigments. L'exemple ci-après est destiné à illustrer les compositions élastomères qui peuvent être utilisées lors de la mise en oeuvre de la présente invention: Gomme de méthyl-vinyl-polysiloxane (teneur en groupes vinyle: 0,2% molaire) 49,0 parties Additifs de réglage de structure 2,0 parties Silice fumée 6,2 parties Silice précipitée 6,2 parties Octoate de terre rare 0,2 partie Accélérateur Vi(MeO)3Si 0,1 partie Quartz broyé SiO2 36,3 parties Total 100 parties Les compositions préférées contiennent égale- ment un catalyseur primaire qui est activé à la chaleur à environ 121 C, ainsi qu'un catalyseur secondaire qui est activé à la chaleur à environ 1760C pour effec- tuer un durcissement en deux étapes comme suit: Catalyseur primaire Peroxyde de 2,4-dichlorobenzoyle 0,5 partie/ - 100 parties de composi- tion élas- tomère Catalyseur secondaire Peroxyde de dicumyle 1 partie/ parties de composi- tion élas- tomè re L'extrudeuse pour l'étape d'extrusion 11 est une extrudeuse classique acheminant le tube ainsi formé dans un milieu de vulcanisation en continu - pour effectuer une étape de durcissement partiel 13. Le milieu de vulcanisation en continu utilisé lors de l'étape 13 doit vulcaniser uniformément le tube de tous côtés jusqu'à un durcissement partiel. Le durcissement doit être suffisant pour que la matière puisse être découpée et façonnée comme on le décrira ci-après. De préférence, le tube continu formé est durci à environ 80% du durcissement final ou complet désiré. Dans l'exemple ci-dessus, la dureté désirée est d'environ 55-60 au duromètre après durcissement complet, tandis que le tube est durci partiellement à une dureté d'environ 45 à 50 au duromètre par le milieu de vulcanisation en continu lors de l'étape 13. Le milieu de vulcanisation en continu pour l'étape 13 est, de préférence, un milieu liquide tel qu'un bain de sel eutectique à travers lequel passe le tube. Le bain de sel est de type classique et il contient un sel liquide à une température se situant entre 176 et 232 C. Aux températures opératoires, la viscosité du sel sera la même que celle de l'eau. Normalement, le tube durcira à 80% du durcissement final au cours d'une immersion d'environ 20 secondes dans le bain de sel. Seul le catalyseur primaire est activé lors de l'étape 13, étant donné que la tempéra- ture du tube n'atteint pas, pendant un laps de temps suffisant, un niveau nécessaire pour activer le cata- lyseur secondaire. Après l'étape de durcissement partiel 13, le tube continu passe par une étape de refroidissement 15 lors de laquelle on utilise, de préférence, un réci- pient contenant de l'eau à la température ambiante. Le tube continu passe ensuite par une étape de séchage 17 au cours de laquelle l'eau est éliminée du tube continu au moyen de jets d'air. De l'étape de séchage 17, le tube continu passe par une étape de découpage 19 au cours de laquelle il est découpé en longueurs correspondant à peu près à celles des embouts désirés pour bougies d'allumage. En règle générale, la lon- gueur sera d'environ 76,2 mm. Les tubes sont ensuite recueillis lors de l'étape 21. De l'étape de rassemble- ment 21, les tubes sont orientés lors de l'étape 23. On peut prévoir de nombreux types de dispositifs d'orientation servant à orienter les tubes avec leurs axes généralement parallèles et tournés vers le bas. Après l'étape d'orientation 23, on effectue ensuite l'étape 25 d'introduction des broches. En se référant à la figure 2, à ce moment, chaque tube 27 comportera un passage longitudinal 29 ayant un diamètre intérieur uniforme et constant. Le diamètre extérieur peut être celui d'un cylindre ou d'autres formes telles qu'un triangle ou un hexa- gone. Le tube aura une longueur légèrement supérieure à sa longueur finale lorsqu'il est transformé en un embout de bougie d'allumage, tandis que son épaisseur de paroi sera légèrement supérieure à l'épaisseur de paroi finale. Lors de l'étape 25 d'introduction des bro- ches (figure l),chaque tube 27 est chargé dans un sup- port 31. Dans la pratique, on pourrait utiliser plu- sieurs supports 31 contenant chacun un tube 27. Le support 31 comporte une cavité ou un alésage 33 pour le tube 27. L'alésage 33 a une lon- gueur légèrement inférieure à celle du tube 27. L'alé- sage 33 comporte au moins deux diamètres et, dans la forme de réalisation illustrée en figure 2, il comporte trois diamètres différents. Il y a une section infé- rieure 33a ayant le plus petit diamètre, une section centrale ou intermédiaire 33b ayant un diamètre inter- médiaire et une section supérieure 33c ayant le plus grand diamètre. De la sorte, on obtient deux épaule- ments intérieurs 35 et 37 dirigés vers le haut. Les épaulements 35 et 37 sont à section décroissante vers le bas et ils sont tous deux de forme tronconique. A son extrémité inférieure, l'alésage 33 rejoint un passage coaxial d'air 38 qui est relié à une source de pression d'air 39 fournissant une pression d'air d'environ 7 kg/cm2. Le passage d'air 38 a un plus petit diamètre que la section inférieure 33a, définis- sant ainsi un épaulement 40. Le tube 27 vient s'adap- ter librement à l'intérieur de l'alésage 33, le diamè- tre extérieur de ce tube 27 étant légèrement inférieur au diamètre de la section inférieure 33a, mais supé- rieur à celui du passage d'air 38. L'extrémité infé- rieure du tube 27 repose sur l'épaulement 40, tandis que son extrémité supérieure ressort initialement au- dessus du support 31. Une broche 41 est conçue pour être introduite dans le tube 27. La broche 41 est une broche profilée utilisée pour amener le tube 27 à la forme désirée. La broche 41 est, de préférence, une broche en acier ayant au moins deux diamètres; comme représenté dans la forme de réalisation préférée, elle a trois diamètres. Il y a notamment une section d'extrémité ou section inférieure 41a ayant le plus petit diamètre, une section intermédiaire 41b d'un plus grand diamètre et une section de base ou section supérieure 41c ayant le plus grand diamètre. La sec- tion de plus petit diamètre 41a a un diamètre supé- rieur au diamètre intérieur du tube 27, mais inférieur au diamètre du passage d'air 38. Les différents dia- mètres de la broche 41 forment deux épaulements 43 et 45 dirigés chacun vers le bas et ayant chacun une section décroissante ou tronconique. Des passages de purge 47 ménagés dans la broche 41 vont des épaule- ments 43 et 45 au sommet de la broche pour permettre l'échappement des poches d'air et des gaz de durcisse- ment. La broche 41 est soutenue par une plaque sup- port 49. Une plaque de démoulage 51 vient s'adapter étroitement autour de la partie supérieure 41c de la broche 41. La plaque de démoulage 51 se déplace vers le haut et vers le bas par rapport à la broche 41. Lors de l'étape 25 d'introduction des broches (figure 1), le tube 27 est poussé sur une broche 41 en déplaçant le support 31 vers cette dernière. Afin d'éviter le gauchissement du tube au cours de cette insertion, une pression d'air venant de la source d'air 39 est appliquée simultanément à l'ex- trémité inférieure du tube 27. A mesure que le tube 27 se déplace sur la broche 41, la pression d'air élargit le tube 27 radialement vers l'extérieur afin de faciliter la pénétration de la broche 41. L'alé- sage 33 du support 31 réduit le degré d'expansion du tube 27 vers l'extérieur par suite de la pression d'air. Après l'introduction complète du tube 27, comme représenté en figure 3, le sommet de ce tube sera au ras du sommet du support 31 et en contact avec la plaque de démoulage 51. Les épaulements 43 et 45 de la broche seront situés à une courte distance au-dessus des épaulements 35 et 37 respectivement de l'alésage. L'extrémité inférieure de la broche 41 ressortira en dessous de l'extrémité inférieure du tube 27 à l'inté- rieur du passage d'air 28. A ce moment, la pression d'air est supprimée. Les diamètres de l'alésage 33 sont suffisamment supérieurs à ceux de la broche 41, si bien que le tube 27 ne subira pas une compression radiale Lorsque la broche 41 est introduite et instal- lée dans l'alésage 33. Ensuite, le support 31 est déplacé à l'écart de la broche 41 en laissant le tube 27 en extension sur cette dernière. Comme représenté en figure 1, tandis qu'il est étiré sur la broche 41, le tube 27 est complètement vulcanisé comme indiqué par l'étape 53 en figure 1. Lors de cette étape, le tube 27 est à nouveau chauffé, mais à une température et pendant un laps de temps suffisants pour l'amener à durcir au degré total désiré. Dans la forme de réalisation préférée, le durcissement final a lieu jusqu'à une dureté de 55 à 60 au duromètre. Le chauffage effec- tué lors de l'étape 53 peut avoir lieu dans une zone de chauffage séparée du bain de sel de l'étape 13 ou il peut avoir lieu dans le même bain de sel, le dur- cissement final pouvant être obtenu en laissant séjour- ner le tube 27 pendant une plus longue période. Dans une forme de réalisation, on plonge le tube 27 et la broche 41 dans le même bain de sel que celui de l'étape 13 et à la même température, mais pendant une durée d'environ 2 minutes. De la sorte, le second catalyseur est activé dans la composition de caoutchouc silicone, assurant ainsi un durcissement complet. Après l'étape 53, les broches sont retirées lors de l'étape 55 (comme représenté en figure 1). Lors de l'étape 55 d'enlèvement des broches, comme représenté en figure 4, la plaque de démoulage 51 est déplacée vers le bas par rapport à la broche 41, pous- sant ainsi le tube 27 hors de cette dernière. Le tube 27 est ensuite refroidi et lavé comme indiqué à l'étape 57. Le refroidissement peut être effectué par l'air ou à nouveau dans un récipient d'eau. Les broches 41 sont refroidies lors de l'étape 59 et elles sont ramenées à l'étape d'introduction 25 pour être intro- duites dans la charge suivante de tubes 27. Tel qu'il est représenté, le tube finalement durci 27 n'est pas démoulé complètement de la broche 41, mais il a une configuration du type représenté d'une manière générale en figure 4. Il comporte un alésage inférieur 29a, un alésage intermédiaire 29b et un alésage supérieur 29c. Les alésages 29b et 29c ont respectivement des diamètres supérieurs à celui de l'alésage 29a, formant ainsi deux épaulements inté- rieurs 61 et 63 tournés vers le haut épousant le con- tour d'une bougie d'allumage et des éléments de raccor- dement de câbles (non représentés). De même, l'exté- rieur du tube 27 que l'on peut à présent appeler "embout" comporte trois diamètres extérieurs, formant ainsi deux épaulements extérieurs 65 et 67. Le tube 27 est amené à la forme désirée par un retrait d'environ 1 à 2% et moyennant un durcisse- ment par compression lors de l'étape de vulcanisation 53. Lorsqu'il est démoulé de la broche 41, le tube 27 se contracte à un diamètre inférieur à celui de la broche 41, mais il conserve la forme désirée. Le degré particulier d'étirage dans les épaisseurs de parois dépend de la configuration de l'embout désiré. Dans une forme de réalisation, le tube 27 a un diamètre intérieur initial de 6,6 mm. Les diamètres 41a, 41b et 41c de la broche 41 sont respectivement de 6,85 mm, 9,9 mm et 13 mm. Après démoulage hors de la broche 41, les diamètres intérieurs 29a, 29b et 29c du tube seront de 6,85 mm, 8,25 mm et 9 mm respectivement. L'épaisseur de paroi finale sera, au minimum, de 2,03 mm et elle se situera, de préférence, dans l'inter- valle allant de 2,15 à 2,23 mm. L'invention offre des avantages importants. En formant un embout de bougie d'allumage moyennant un procédé d'extrusion comme décrit dans la présente spécification, on évite les bavures et les déchets qui se forment au cours d'un moulage par injection. Les tubes ne doivent pas être congelés, agités au tambour et inspectés manuellement comme c'est le cas dans la technique antérieure. De ce fait, le procédé est moins coûteux. Bien que l'invention ait été illustrée par une seule de ses formes de réalisation, l'homme de métier comprendra qu'elle n'y est nullement limitée, mais que différents changements peuvent y être appor- tés sans se départir de son cadre. - 11 - REVENDICATIONS: 1. Procédé de formation d'un organe élastomère tubulaire ayant un diamètre intérieur qui, du moins en un point situé le long de cet organe, est différent de celui d'un autre point, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à: extruder un tube à partir d'une matière élastomère sélectionnée; puis chauffer le tube pour le vulcaniser en un état partiellement durci, et découper le tube en organe tubulaires (27y indi- viduels; puis étirer chaque organe tubulaire (27) sur une broche (41) ayant une configuration extérieure identique au dia- mètre intérieur désiré; chauffer la broche (41) sur laquelle est placé l'organe tubulaire (27) afin de vulcaniser ce dernier à un degré de durcissement plus important et afin d'obtenir un diamètre intérieur permanent dans l'organe tubulaire de la forme désirée; puis démouler l'organe tubulaire (27) de la broche (41). 2. Procédé de formation d'un organe élastomère tubulaire comportant au moins un épaulement intérieur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à: extruder un tube à partir d'une matière élastomère sélectionnée et non durcie; puis chauffer le tube pour le vulcaniser en un état partiellement durci; découper le tube en organes tubulaires (27) indi- viduels; placer chaque organe tubulaire (27) dans l'alésage (33) d'un support (31); former une broche (41) avec une base et une extré- mité ayant un plus petit diamètre que celui de cette dernière, cette broche (41) ayant cependant un diamètre supérieur au diamètre intérieur de l'organe tubulaire (27), tandis qu'elle comporte au moins un épaulement (43,45) extérieur, ainsi qu'un passage de purge (47) allant de - 12 - l'épaulement extérieur à l'extérieur de la broche (41); introduire la broche (41) dans l'organe tubulaire (27) et étirer ce dernier placé sur la broche (41) en permettant, à l'air emprisonné, de s'échapper par le passage de purge (47); puis - retirer la broche (41) de l'alésage du support (31) alors que l'organe tubulaire (27) y est étiré, puis chauffer la broche (41) et l'organe tubulaire (27) afin de vulcaniser ce dernier à un durcissement désiré et ensuite maintenir un épaulement intérieur dans l'organe tubulaire (27) à l'endroit de l'épaulement extérieur de la broche (41); et démouler l'organe tubulaire (27) de la broche (41) et le refroidir. 3. Procédé de formation d'un embout de bougie d'allumage comportant au moins un épaulement intérieur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à: extruder un tube à diamètre intérieur consistant a partir d'une matière élastomère sélectionnée non durcie, puis chauffer le tube pour le vulcaniser en un état partiellement durci; découper le tube en organestubulaires (27) indi- viduels; placer chaque organe tubulaire dans un alésage (33) d'un support (31) comportant au moins un contre- alésage en formant au moins un épaulement intérieur (35, 37); former une broche (41) ayant une base et une extrémité d'un diamètre inférieur à celui de cette der- nière, cette broche (41) ayant cependant un diamètre supérieur au diamètre intérieur de l'organe tubulaire (27), tandis qu'elle comporte au moins un épaulement extérieur (43,45), ainsi qu'un passage de purge (47) allant de l'épaulement extérieur (43,45) à l'extérieur de la base; introduire la broche (41) dans l'organe tubulaire (27) tout en appliquant simultanément une pression d'air à l'intérieur de ce dernier, puis étirer cet organe - 13 - tubulaire (27) radialement pour faciliter l'introduction de la broche (41) ,l'air emprisonné s'échappant par le passage de purge (47); retirer la broche (41) de l'alésage du support (31) sur lequel est étiré l'organe tubulaire (27) et chauf- fer la broche (41), ainsi que l'organe tubulaire (27) pour vulcaniser ce dernier à un durcissement complet, tout en maintenant l'épaulement intérieur dans l'organe tubulaire (22) à l'épaulement extérieur de la broche; et démouler l'organe tubulaire (27) de la broche (41) et le refroidir. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe tubulaire (27) est réalisé en caoutchouc silicone. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de durcissement partiel (13) confère, à l'organe tubulaire (27) une dureté d'environ 45 à 50 au duromètre, tandis que le durcissement final (55) confère, à cet organe tubulaire (27), une dureté d'environ 55 à 60 au duromètre. 6. Procédé en vue de former un embout de bougie d'allumage comportant au moins un épaulement intérieur, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à: préparer une composition élastomère vulcanisable contenant un catalyseur primaire et un catalyseur secondaire activés à la chaleur; extruder un tube à partir de la composition élasto- mère; chauffer le tube à une température suffisante pour activer le catalyseur primaire et ainsi vulcaniser le tube en un état partiellement durci; puis découper le tube en organes tubulaires (27) indi- viduels; étirer chaque organe tubulaire (27) sur une broche (41) ayant au moins un épaulement extérieur (43,45); chauffer la broche (41) sur laquelle est placé l'organe tubulaire (27) à une température et pendant un laps de temps suffisants pour activer le catalyseur - 14 - secondaire et ainsi vulcaniser l'organe tubulaire (27) à un degré de durcissement plus important; puis démouler l'organe tubulaire de la broche. 7. Procédé de formation d'un organe élastomère tubulaire ayant un diamètre intérieur de dimension variable, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à: extruder un tube ayant un diamètre intérieur constant à partir d'une matière élastomère sélectionnée; puis chauffer le tube pour le vulcaniser en un état partiellement durci; et découper le tube en organes tubulaires (27) indi- viduels; puis former une broche (41) ayant une configuration extérieure identique à celle du diamètre intérieur désiré; étirer l'organe tubulaire (27) sur la broche (41) tout en appliquant simultanément une pression d'air dans cet organe tubulaire qui est ensuite étiré radialement pour faciliter l'introduction de la broche (41); chauffer la broche (41) sur laquelle est placé l'organe tubulaire (27) afin de vulcaniser ce dernier à un degré de durcissement plus important et afin d'ob- tenir un diamètre intérieur permanent dans l'organe tubulaire ayant la forme désirée; puis démouler l'organe tubulaire (27) de la broche.