Brevet FR2608091A1 — publié le 19880617

if PROCEDE DE VULCANISATION D'ARTICLES EN ELASTOMERE, NOTAMMENT EN FORME DE PLAQUES OU BANDES DE CAOUTCHOUC La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de vulcanisation d'articles en élastomère en forme de plaques, notamment de plaques ou de bandes en caoutchouc. On connait plusieurs procédés de vulcanisation de pla- ques ou de bandes de caoutchouc de grandes dimensions, qui ont été utilisés jusqu'à maintenant. Dans une solution connue, on bobine sur un tambour en acier les plaques de caoutchouc avec un tissu auxiliaire empêchant les couches d'adhérer les uns aux autres, puis le matériau ainsi bobiné est chauffé et vulcanisé à la vapeur ou à l'air chaud dans une chaudière de vulcanisation. L'inconvénient de ce procédé réside dans le fait que la vulcanisation est relativement longue car la transmission de chaleur s'effectue depuis l'extérieur, la chaleur n'atteignant les spires centrales de la bobine que lentement par conduction thermique. Il s'ensuit que le degré de vulcanisation des différentes couches est également différent ce qui influence défavorablement les propriétés du caoutchouc. La mauvaise conduction thermique et les degrés de vulcanisation différents des couches déterminent l'épaisseur de la bobine se trouvant sur le tambour, c'est-à-dire la longueur de la plaque de caoutchouc. On ne peut pas envisager, avec ce procédé, la vulcanisation d'une plaque de caoutchouc présentant une lon- gueur de plusieurs centaines de mètres. Les chaudières déve- loppées pour la vulcanisation sont, en général, des récipients résistants à la pression à parois en acier et qui s'échauffent au cours de la vulcanisation, ce qui engendre une perte de chaleur significative. De plus, la surface du textile auxi- liaire s'appuie sur la surface de la plaque de caoutchouc et y forme un dessin. On a développé deux procédés pour la vulcanisation des bandes de caoutchouc. Dans l'un, on réalise la vulcanisation entre ce que l'on appelle des plaques de pression qui sont comprimées l'une sur l'autre au cours de la vulcanisation par des vérins hydrauliques. La longueur des plaques de pression est au plus de 15 mètres et la longueur de la bande vulcanisée au cours d'un cycle ne peut dépasser cette longueur. La vulca- nisation d'une bande dont la longueur atteint plusieurs cen- taines de mètres nécessite ainsi un temps très long. Dans ce procédé, il se pose un problème pour garantir le degré de vulcanisation des zones de la bande situées à l'ex- trémité des plaques de pression. Au cours de la vulcanisation, on doit prévoir, pour assurer la tension de la partie de bande en cours de vulcanisation, un dispositif de traction séparé. Dans l'autre procédé connu, la vulcanisation n'est pas réalisée par phases successives mais en continu. Dans ce procédé, la bande est pressée à l'aide de ce que l'on appelle des bandes de pression sur un cylindre en acier à rotation lente et chauffé. Le cylindre doit tourner lentement car la bande doit être vulcanisée pendant le temps o elle est en contact avec le cylindre. C'est pourquoi la vulcanisation d'une bande de plusieurs centaines de mètres nécessite un temps assez long. Un tel procédé est décrit dans DE-A-2 856 646. Un autre inconvénient des deux procédés cités précédem- ment -en plus de celui déjà cité- réside dans les pertes thermiques exceptionnellement élevées. Ces pertes thermiques sont dues au fait qu'il est nécessaire de chauffer, non seule- ment les articles en caoutchouc que l'on désire vulcaniser, mais également les parties de la machine présentant des dimen- sions relativement importantes. On ne connaît pas actuellement de procédé dans lequel on puisse vulcaniser, en une étape et en un temps relativement court, des bandes de plusieurs cen- taines de mètres de longueur avec de faibles pertes thermi- ques. L'objet de la présente invention est de proposer un tel procédé et un dispositif convenant pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'un des buts de l'invention est de mettre au point un procédé qui permette de vulcaniser de longues plaques ou bandes de caoutchouc de plusieurs centaines de mètres en une passe et en un temps court en utilisant une énergie thermique exceptionnellement faible. Ce problème est résolu selon l'invention du fait que la plaque ou la bande de caoutchouc est bobinée sur un tambour avec une bande élastique bobinable, précontrainte et suscep- tible d'être chauffée par un courant électrique, de telle façon qu'à l'état bobiné, la bande susceptible d'être chauffée par un courant électrique soit en contact avec la totalité de la surface de la plaque ou de la bande de caoutchouc, et à l'aide de laquelle bande, on met en oeuvre la vulcanisation par le courant électrique introduit dans la bande et/ou dans les inserts métalliques de l'article à vulcaniser. Grâce à l'intensité de la pr4contrainte de la bande, on applique la pression nécessaire à la vulcanisation à la sur- face de la bande de caoutchouc. Dans ce but, la plaque ou la bande de caoutchouc brut est avantageusement pr4contrainte avant son introduction dans le dispositif de vulcanisation, afin de coopérer avec les inserts. Par rapport au courant électrique, la bande se comporte comme une résistance électrique dans laquelle se développe de la chaleur sous l'effet du courant. Lorsque la section de la bande ne varie pas, le développement de chaleur est constant, c'est-à-dire que pour chaque unité de surface de la bande se développe la même quantité de chaleur. De cette façon, la plaque ou la bande de caoutchouc est réchauffée régulièrement sur toute sa longueur et est donc vulcanisée. Le cas échéant, la vulcanisation peut également être mise en oeuvre à l'aide d'une couche métallique de la bande. Si une surface de la plaque ou de la bande de caoutchouc doit être couverte d'un dessin, on bobine en plus entre le caoutchouc et la bande un élément formant ce dessin et dont le modèle s'imprime pendant la vulcanisation à la surface de la plaque ou de la bande de caoutchouc. Le dispositif selon l'invention prévu pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention se compose de deux tam- bours d'axes parallèles et qui sont reliés à une bande élas- tique bobinable recouvrant la totalité de la surface de la bande ou de la plaque et apte à conduire le courant électri- que, tandis que sont formés avantageusement, aux deux extré- mités de la bande, des bornes de contact pour l'amenée du courant électrique et que le dispositif comporte des unités de débobinage et de freinage de la bande. Afin de réduire les pertes thermiques, la bobine est munie avantageusement avant la vulcanisation, sur toutes ses faces, d'une isolation thermique. Il est avantageux de dispo- ser, entre la surface d'enveloppe du tambour et la bobine, une couche résistante à la chaleur et à la pression, par exemple en téflon (marque déposée). Sur chacun des deux côtés de la bobine est rapporté un disque recouvert d'une couche isolante thermique et électrique. La surface extérieure de la bobine est enrobée d'une couche isolante thermique, par exemple avec une couverture de laine minérale, ou bien en fibres d'amiante. Au cours de la vulcanisation des plaques ou des bandes de caoutchouc épaisses, leurs côtés latéraux sont également délimités afin d'éviter l'écoulement du caoutchouc au cours de la vulcanisation. Dans ce cas, au moment du bobinage des plaques ou des bandes de caoutchouc, on bobine sur leurs deux faces également une bande qui se compose d'un mat4riau résistant à la chaleur et à la pression et à grande résistance électrique, par exem- ple en téflon (marque déposée). Au cours du bobinage, il peut apparaître des bulles d'air entre les plaques ou les bandes bobinées et la bande. Afin de les éviter,'on interpose un rouleau de pression à l'endroit o les plaques ou les bandes de caoutchouc brut viennent en contact avec la bande enroulée sur la bobine au moment du bobinage, la surface de ce rouleau étant, le cas échéant, bombé. Le rouleau de pression empêche non seulement la formation de bulles d'air, mais augmente également la tension de la bande pendant le bobinage et augmente d'autant plus la pression au cours de la vulcanisation. D'autres buts, avantages et caractéristiques apparat- tront à la lecture de la description d'un mode de réalisation, faite à titre non limitatif et en regard des dessins annexés, o: - la figure 1 représente schématiquement le dispositif selon l'invention en vue latérale schéma- tique partiellement en coupe; et - la figure 2 est une vue de dessus partiellement en coupe o le matériau élastomère et la bande ont été partiellement enlevés afin de faciliter la compréhension. La partie principale du dispositif destiné à la vulcani- sation est constituée par deux tambours 1 et 2 dont les axes sont disposés parallèlement l'un à l'autre. Les deux tambours 1 et 2 sont reliés par la bande 3 qui est réalisée en un maté- riau conduisant le courant électrique, bobinable et élastique. La largeur de la bande 3 est sensiblement identique à la largeur des tambours 1 et 2. La longueur de la bande 3 est déterminée en fonction des besoins, mais elle peut atteindre également plusieurs centaines de mètres. La bande 3 est fixée tangentiellement sur les tambours 1 et 2 qui sont montés à rotation à l'aide d'arbres dans un carter non représenté sur le dessin. Les arbres sont séparés électriquement par des matériaux isolants des tambours 1 et 2. Le dispositif pré- sente, en outre, des unités d'entraînement et de freinage non représentées sur le dessin. Les articles à vulcaniser peuvent, entre autres, être des plaques ou des bandes de caoutchouc. Les plaques de caoutchouc se composent de caoutchouc exempt de produits d'addition, tandis que des inserts sont prévus dans les bandes de caoutchouc, ces inserts se composant de matériaux textiles ou de fibres métalliques. Il est évident que l'on peut également prévoir des inserts dans les plaques de caoutchouc. Une couche d'isolant thermique 7 est prévue sur les surfaces d'enveloppe des tambours 1 et 2. On peut disposer, le cas échéant, sur les côtés des plaques ou des bandes de caout- chouc 4, des bandes de bordure 5 qui sont en appui sur un disque 6 recouvert d'une couche d'isolant thermique 9. Au point A o les plaques ou bandes de caoutchouc 4 entrent en contact avec la bande 3 enroulée sur la bobine, on peut prévoir un rouleau de pression. Le dispositif selon l'invention fonctionne de la façon suivante: la bande 3 est bobinée en position de sortie sur presque toute sa longueur sur le tambour 2, seules quelques spires de la bande 3 restant encore sur le tambour 1. A partir du dispositif de fabrication et de stockage non représenté sur les figures, la plaque ou la bande de caoutchouc 4 est dispo- sée sur la bande 3 conduisant le courant électrique et est bobinée avec cette bande sur le tambour 1, de telle façon que seules quelques spires de la bande 3 restent sur le tambour 2. La plaque ou la bande de caoutchouc 4 est encore précontrainte de façon particulière à l'entrée dans le dispositif afin que les inserts coopèrent. Au cours du débobinage, le tambour 1 est moteur, tandis que le tambour 2 constitue le tambour freiné. On développe ainsi, dans la bande 3, une force de traction qui agit sur la plaque ou la bande de caoutchouc 4 bobinée sur le tambour 1. Le freinage du tambour 2 doit avantageusement être modifié de telle façon qu'au cours de la variation du diamètre du tam- bour, la pression superficielle qui provient de la force de traction, c'est-à-dire la pression qui agit sur la plaque ou la bande de caoutchouc 4 puisse être maintenue sensiblement constante au cours de tout le processus de bobinage. A l'achèvement du déroulage, on freine les tambours 1 et 2, de telle façon que la bande 3 ne soit pas libérée. On peut ensuite commencer la vulcanisation électrique. L'un des pôles du courant électrique est branché sur l'un des tambours et l'autre pôle sur l'autre tambour, ce qui fait que le courant s'écoule dans la bande 3 sur toute sa longueur et l'échauffe régulièrement. On mesure la température au cours de la vulcanisation et on la maintient à la valeur souhaitée par réglage de la ten- sion électrique à la valeur souhaitée. La température est réglée par variation de la tension et on peut ainsi régler l'évolution de la température souhaitée. Afin d'éviter les pertes thermiques, il est avantageux de recouvrir extérieure- ment la bobine d'une couche d'isolation thermique. Après l'achèvement de la vulcanisation, on change le sens de rotation et l'on bobine alors la bande 3 sur le tam- bour 2. En même temps, on débobine la plaque ou la bande de caoutchouc 4 alors vulcanisée du tambour 1 et on l'amène dans une installation de refroidissement non représentée sur le dessin. Un ou plusieurs dispositifs de vulcanisation représentés ci-dessus sont disposés à la suite du dispositif de fabrica- tion ou de stockage, d'o la plaque ou la bande de caoutchouc 4 entre dans le dispositif de vulcanisation. Le dispositif de fabrication ou de stockage est avantageusement réalisé de telle façon qu'il puisse servir en continu plusieurs disposi- tifs de vulcanisation. On peut, par exemple, disposer directe- ment derrière la calandre, plusieurs dispositifs de vulcanisa- tion car ceux-ci peuvent alors être en service continu. Pour fabriquer des plaques ou des bandes de caoutchouc plus épaisses, on bobine pendant la fabrication sur leurs deux faces des bandes de bordure 5, comme on le voit à la figure 2. Ces bandes de bordure 5 sont en appui, pour éviter le glisse- ment, contre un disque 6 recouvert d'une couche isolante thermique. Les bandes de bordure 5 empêchent l'écoulement latéral du caoutchouc au cours de la vulcanisation. Le rouleau de pressage 8 augmente la pression de compres- sion et empêche la formation de bulles d'air au cours du bobinage. En plus des avantages mentionnés dans l'introduc- tion, un avantage supplémentaire de la solution selon l'inven- tion est dû au fait, qu'au cours de la vulcanisation, l'arti- cle à vulcaniser est recouvert de l'extérieur de quelques spires mais que, sur ses côtés, on prévoit des bandes de bordure, ce qui fait que la vulcanisation se déroule en fait dans un moule fermé, ce qui permet la fabrication, de façon connue en général, d'articles vulcanisés de meilleure qualité. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de vulcanisation d'articles en élastomère en forme de plaques, notamment de plaques ou de bandes de caout- chouc, caractérisé en ce que l'on bobine la plaque ou la bande de caoutchouc brut sur un tambour avec une bande bobinable, élastique, précontrainte et susceptible d'être chauffée par un courant électrique, de telle façon qu'à l'état bobiné la bande susceptible d'être chauffée par un courant électrique soit en contact avec la totalité de la surface de la plaque ou de la bande de caoutchouc et en ce que l'on met en oeuvre la vulca- nisation à l'aide du courant électrique introduit dans la bande et/ou dans les inserts en acier de l'article à vulcani- ser. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on précontraint la plaque ou la bande de caoutchouc brut avant de l'introduire dans le dispositif de vulcanisation. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour réaliser un article dont la surface présente un dessin, on bobine un élément formant un dessin entre l'article à vulcaniser et la bande. 4.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il compor- te deux tambours (1, 2) d'axes parallèles et en ce que ces tambours sont reliés à une bande élastique bobinable (3) apte à conduire le courant électrique et recouvrant la totalité de la surface de la bande ou de la plaque, et en ce que l'on prévoit, le cas échéant, aux deux extrémités de la bande (3), des bornes de contact pour l'amenée du courant électrique et, en outre, des unités de bobinage et de freinage de la ban- de (3). 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il présente sur les faces extérieures de la plaque ou de la bande de caoutchouc (4) une bande de bordure (5) en appui sur un disque (6) recouvert d'une couche isolante thermi- que (9). 6.- Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la surface des tambours (1, 2) est munie d'une couche isolante (7). 7.- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte au point (A) o la plaque ou la bande entrent en contact avec la bande (3) reposant sur la bobine, un rouleau de pressage (8). 8.- Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la surface extérieure de la bobine est munie d'une couche isolante thermique.