Brevet FR2689440A1 — publié le 19931008

Procédé pour la vulcanisation d'une pièce en caoutchouc et installation pour la mise en oeuvre du procédé La présente invention concerne un procédé pour la vulcanisation d'une pièce en caoutchouc. Avant de procéder au moulage et à la vulcanisation d'une pièce de caoutchouc avec un caoutchouc de qualité déterminée, on commence par déterminer le temps de vulcanisation, à une température donnée, d'un échantillon de ce type de caoutchouc. Pour déterminer ce temps de vulcanisation, on utilise une propriété connue du caoutchouc. Cette propriété est qu'au cours de la vulcanisation, la raideur du caoutchouc croît pour atteindre généralement, lorsque la vulcanisation est complète, un palier. Ainsi, en pratique, on utilise un échantillon cylindrique circulaire de 10 mm d'épaisseur que l'on soumet à un effort alternatif de torsion autour de son axe, tout en le maintenant à une température déterminée de cuisson et l'on mesure en fonction du temps le couple de torsion résistant. on utilise pour cela un instrument de mesure appelé rhéomètre. Celui-ci trace la courbe représentative du couple en fonction du temps. Cette courbe est représentative de l'état de vulcanisation de l'échantillon. Pour la température de l'essai, il suffit d'observer sur la courbe le temps au bout duquel le palier est atteint. Ce temps est le temps nécessaire de cuisson, à la température de l'essai, pour obtenir la vulcanisation à coeur de l'échantillon. Cependant, un tel appareil est un appareil de mesure qui permet de faire l'essai sur des échantillons de géométrie et de volume déterminés. Il est donc nécessaire, une fois l'essai fait, d'extrapoler le résultat obtenu pour obtenir le temps de cuisson nécessaire pour une pièce en caoutchouc de composition identique et à la même température de cuisson mais de la forme et de la dimension correspondant à la pièce que l'on veut obtenir. Pour cela, on utilise des formules empiriques plus ou moins compliquées et il est toujours nécessaire de réaliser une pièce prototype que l'on moule et vulcanise pendant le temps déterminé par la formule d'extrapolation et ensuite on découpe la pièce obtenue en tranche afin de vérifier si la cuisson est faite à coeur. Plusieurs prototypes sont parfois et même souvent nécessaires pour obtenir le temps exact nécessaire. La présente invention a pour but de s'affranchir de la nécessité d'effectuer cette mesure préalable du couple résistant d'un échantillon et de réaliser ensuite des prototypes. L'invention a ainsi pour objet un procédé pour la vulcanisation d'une pièce en caoutchouc à l'intérieur d'un moule, caractérisé en ce que pendant la cuisson, on mesure en permanence la pression à l'intérieur du moule et que l'on arrête la cuisson et on ouvre le moule lorsque l'on constate que la vitesse de croissance de la pression mesurée dans le moule devient inférieure à une valeur déterminée de consigne. Avantageusement cette valeur est par exemple de 1 bar par minute. En effet, on a pu constater que, quel que soit la nature du caoutchouc, sa géométrie et le volume de la pièce, et au moins à partir d'une certaine température minimale de cuisson, la pression, à l'intérieur d'un moule fermé contenant du caoutchouc en cours de cuisson, croit jusqu'à atteindre un palier. La période de croissance de la pression est généralement précédée d'une période de chute de la pression mais cela dépend du type de caoutchouc, de la forme du moule et de la façon dont le caoutchouc cru est introduit dans le moule: par compression transfert, compression directe, injection... Selon le cas, la croissance de la pression se termine par un réel palier c'est-à-dire qu'une fois la vulcanisation achevée à coeur, la pression reste constante, parfois on atteint un maximum avec ensuite une décroissance. En pratique on a constaté que lorsque la pression n'augmente plus que de quelques bars par minute la pièce est cuite à coeur. De préférence il est préférable d'attendre que cette croissance soit inférieure à un ou deux bars par minute. Par ailleurs on sait que le temps de cuisson est fonction de la température de cuisson, le temps de cuisson étant d'autant plus court que la température est plus élevée (sans toutefois dépasser 200"C). Cependant plus la température de cuisson est élevée et plus aussi la pression dans le moule s'élève. Ainsi par exemple, on a constaté sur un mélange déterminé de caoutchouc d'une épaisseur de 10 mm que, pour une cuisson à 144"C, dans un moule fermé, la pression atteint environ 87 bars en fin de cuisson au bout d'environ 7 minutes. Pour le même mélange de caoutchouc et pour la même épaisseur mais avec une cuisson à 166"C la pression atteint en fin de cuisson 175 bars et ceci en 5 minutes. Ceci limite en général la température de cuisson et on ne peut guère dépasser 165 à 1700C car alors la pression devient trop élevée et l'on risque le défaut appelé "croquage" qui consiste en ce que, au niveau du plan de joint du moule, le caoutchouc présente des fissures. La présente invention a pour but également de permettre de cuire des pièces à une température où normalement la pression dans le moule atteint une valeur pour laquelle on risque le défaut de croquage. Ainsi, l'invention a pour objet un procédé pour la vulcanisation d'une pièce en caoutchouc à l'intérieur d'un moule fermé par un effort F, caractérisé en ce que au fur et à mesure de la cuisson, on maintient dans le moule une pression inférieure à celle correspondant à un risque de croquage en relâchant petit à petit l'effort de fermeture F du moule et en ce que on arrête la cuisson et on ouvre le moule lorsque la pression dans le moule reste sensiblement constante sans que l'on ait besoin de diminuer l'effort de fermeture du moule. Ainsi, par ce procédé, on arrive à maintenir dans le moule une pression inférieure à celle pour laquelle le croquage risque de se produire. L'invention a aussi pour objet une installation pour le moulage et la vulcanisation d'une pièce de caoutchouc, pour la mise en oeuvre du procédé, comportant un moule, des moyens de chauffage du moule, des moyens de fermeture du moule, caractérisée par la fait que le moule est équipé d'un capteur de pression permettant de mesurer en permanence la pression du caoutchouc à l'intérieur du moule, ledit capteur étant relié à un dispositif calculant la vitesse de croissance de la pression dans le moule et délivrant un signal de commande d'ouverture du moule lorsque cette vitesse de croissance devient inférieure à une valeur d -terminée de consigne. Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, l'invention a pour objet une installation comprenant un moule, des moyens de chauffage du moule, des moyens de fermeture du moule avec un effort de fermeture F variable, caractérisée en ce que le moule est équipé d'un capteur de pression permettant de mesurer en permanence la pression du caoutchouc à l'intérieur du moule, ledit capteur étant relié à un circuit d'asservissement de manière à ce que la pression du caoutchouc suive un profil de pression déterminé inférieur à la pression pour laquelle le croquage risque de se produire, l'installation comportant en outre un circuit de commande commandant l'ouverture du moule lorsque le signal de sortie du circuit d'asservissement, correspondant à une vitesse d'augmentation de pression, devient inférieur à une valeur déterminée de consique. L'invention va maintenant être décrite en se référant au dessin annexé dans lequel: - la figure 1 montre très schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé, - la figure 2 montre très schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé permettant d'effectuer un moulage-vulcanisation à profil de pression déterminé. En se référant à la figure 1, on voit une installation comprenant un bâti 1, un plateau inférieur fixe 2 chauffant, un plateau supérieur chauffant 3, mobile verticalement, lié à l'extrémité inférieure d'un piston 4 d'un dispositif de compression hydraulique 5. L'installation est équipée d'un moule 6 en trois parties: une partie inférieure 7 fixée au plateau inférieur 2, une partie supérieure 8 fixée au plateau supérieur 3 et une partie intermédiaire 9 que l'on peut lier soit à la partie supérieure 8, soit à la partie inférieure 7 au moyen de réglettes 10, 11 que l'on introduit dans des glissières 12, 13, 23, 24. Dans la figure ce sont les parties inférieure 7, et intermédiaire 9 qui sont actuellement solidarisées. Les parties inférieure 7 et intermédiaire 9 forment conjointement l'empreinte 14 de la pièce à mouler. La partie intermédiaire 9, forme en même temps un pot 15 pour le dépôt du caoutchouc cru et le fond est percé de trous 16 pour le transfert du caoutchouc dans l'empreinte 14 par l'appui de la partie supérieure 8 du moule formant pilon actionné par le piston 4 du dispositif de compression 5. Enfin, le moule 6 est équipé dans sa partie inférieure 6 d'un capteur de pression 17. Le capteur de pression 17 est relié à un circuit 18 qui délivre sur sa sortie 19 un signal de commande d'ouverture du moule lorsque la vitesse de croissance de la pression, mesurée par la sonde 17, devient inférieure à une valeur déterminée de consigne, par exemple inférieure à I bar/minute. Le fonctionnement est le suivant: la masse crue de caoutchouc est déposée dans le pot 15, le plateau supérieur 3 étant en position haute et les réglettes 10 et 11 étant dans la position représentée sur la figure puis on ferme la presse, le caoutchouc passe dans l'empreinte 14 à travers les trous 16. Lorsque le plateau 3 est en position complètement basse, le caoutchouc ayant complètement rempli l'empreinte 14, on peut placer les réglettes 10, 11 entre les parties supérieure et intermédiaire du moule 6 de façon à ce que, lorsque le circuit 18 donne l'ordre de remontée du plateau supérieur 3, la partie intermédiaire 9 du moule soit entraînée de façon à ouvrir le moule. Il ne reste plus qu'à enlever la pièce vulcanisée puis à refermer la presse et à solidariser de nouveau les parties intermédiaire et inférieure du moule de façon à remonter la presse et à ôter du pot 15 le surplus de caoutchouc qui s'y trouve. La figure 2 montre une installation identique mais dans laquelle l'effort de compression de la presse 4, 5 est variable, permettant d'effectuer la vulcanisation dans l'empreinte 14 à une pression à profil déterminé, par exemple constante, l'effort de pression de la presse diminuant de façon à suivre ce profil dans l'empreinte 14. A cet effet, la sonde 17 est reliée à un circuit d'asservissement 20 qui reçoit une pression de consigne 21 et le signal de sortie commande le compresseur 5. Lorsque ce signal, qui correspond à une vitesse d'augmentation de pression, devient inférieur à une pression déterminée de consigne, par exemple 1 bar/minute, il déclenche le fonctionnement d'un circuit de commande 22 qui commande l'ouverture de la presse. REVENDICATIONS 1/ Procédé pour la vulcanisation d'une pièce en caoutchouc à l'intérieur d'un moule, caractérisé en ce que pendant la cuisson, on mesure en permanence la pression à l'intérieur du moule et que l'on arrête la cuisson et on ouvre le moule lorsque l'on constate que la vitesse de croissance de la pression mesurée dans le moule devient inférieure à une valeur déterminée de consigne. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on arrête la cuisson et on ouvre le moule lorsque ladite vitesse de croissance de la pression est inférieure à un bar par minute. 3/ Procédé pour la vulcanisation d'une pièce en caoutchouc à l'intérieur d'un moule fermé par un effort F, caractérisé en ce que au fur et à mesure de la cuisson, on maintient dans le moule une pression inférieure à celle correspondant à un risque de croquage en relâchant petit à petit l'effort de fermeture F du moule et en ce que on arrête la cuisson et on ouvre le moule lorsque la pression dans le moule reste sensiblement constante sans que l'on ait besoin de diminuer l'effort de fermeture du moule. 4/ Installation pour le moulage et la vulcanisation d'une pièce en caoutchouc pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, comportant un moule (6), des moyens de chauffage du moule (2, 3), des moyens (4, 5) de fermeture du moule, caractérisée par le fait que le moule (6) est équipé d'un capteur de pression (17) permettant de mesurer en permanence la pression du caoutchouc à l'intérieur du moule, ledit capteur étant relié à un dispositif (18) calculant la vitesse de croissance de la pression dans le moule et délivrant un signal de commande (19) d'ouverture du moule lorsque cette vitesse de croissance devient inférieure à une valeur déterminée de consigne. 5/ Installation pour le moulage et la vulcanisation d'une pièce en caoutchouc pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, comportant un moule (6), des moyens (2, 3) de chauffage du moule, des moyens (4, 5) de fermeture du moule avec un effort de fermeture F variable, caractérisée en ce que le moule est équipé d'un capteur de pression (17) permettant de mesurer en permanence la pression du caoutchouc à l'intérieur du moule, ledit capteur étant relié à un circuit d'asservissement (20) de manière à ce que la pression du caoutchouc suive un profil déterminé inférieur à la pression pour laquelle le croquage risque de se produire, l'installation comportant en outre un circuit de commande (22) commandant l'ouverture du moule lorsque le signal de sortie du circuit d'asservissement (20), correspondant à une vitesse d'augmentation de pression, devient inférieur à une valeur déterminée de consigne. 6/ Installation selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que ladite valeur déterminée de consigne est de 1 bar/minute.