Brevet FR2971450A1 — publié le 20120817

AMMENAGEMENT DE LA SECTION D'UNE BANDELETTE EXTRUDEE [1] L'invention concerne le domaine de la fabrication des pneumatiques et plus particulièrement l'extrusion d'une bande de caoutchouc destinée à être enroulée plusieurs tours, de manière ordonnée et prédéterminée sur une surface de réception, pour former un élément profilé constituant un des composants de l'ébauche d'un pneumatique. [2] La fabrication de ces bandes se fait en règle générale à l'aide d'un moyen d'extrusion, tel que par exemple une buse d'extrusion, comprenant une chambre de mise en pression du mélange et un exutoire ou une filière, généralement fixe, au travers de laquelle le mélange formant la bande est expulsé selon un profil transversal donné. [3] Lors de l'étape de lancement de cette opération de fabrication il est nécessaire d'approcher la sortie de la buse au plus près de la surface de réception et de faire adhérer sur la surface de réception une amorce de bande générée à cet effet ou issue de l'opération de pose précédente. Ce reliquat de bande est en règle générale de faible longueur. [4] Une fois cette amorce posée sur la surface de réception il est alors possible de relancer l'opération d'enroulage en mettant la surface de pose en mouvement relatif par rapport à la buse d'extrusion, et de déposer les spires successives selon la séquence voulue pour obtenir le profil du composant désiré. [005] Toutefois, lors de la dépose de l'amorce sur la surface de réception, il peut se produire un repli susceptible de modifier localement le profil du composant. [6] Ce phénomène sera mieux compris en faisant référence aux figures 1 à 3. [7] Le dispositif de pose de la bandelette comprend un moyen d'extrusion 1 formé d'un corps 11 dans lequel une vis 12 est entraînée en rotation pour faire progresser et mettre en pression un mélange élastomérique dans une chambre de mise en pression 14. La chambre de mise en pression débouche sur une filière de sortie 13 au travers de laquelle le mélange s'écoule en adoptant un profil transversal imposé par le profil transversal de ladite filière de sortie. Un rouleau de pressage peut être prévu pour favoriser la mise en joint de la bande sur elle-même ou sur la surface de pose. [008] En conditions normales d'exploitation, la bande est déposée sur la surface de réception par sa face inférieure D. [009] Lorsque aucune précaution n'est prise lors de l'accostage de la buse au plus près de la surface de réception 3, l'amorce, qui n'est supportée par aucun moyen, s'affaisse et forme un replis qui a pour effet de présenter la face supérieure U de la bande au contact de la surface de réception, comme cela est illustré à la figure 2. [010] Plusieurs solutions ont été développées pour réduire ce phénomène. [11] Une première façon de procéder consiste à mettre la surface de réception en mouvement relatif par rapport aux moyens d'extrusion lors de l'opération d'accostage. Toutefois, cette solution n'a pas été retenue en raison du fait qu'il est nécessaire de prévoir de faire adhérer l'amorce sur la surface de réception, et donc de ralentir ce mouvement relatif, avant de lancer l'opération de trancannage et de dépose de la bande B proprement dite. [12] Une autre solution consiste à disposer un moyen de soufflage d'air 4, orienté de façon appropriée, et apte à projeter de l'air sous pression en direction de l'amorce A, de manière à présenter l'amorce sur la surface de réception par sa face inférieure D, dans le but d'éviter l'apparition du replis comme cela est illustré à la figure 3. [13] Bien qu'elle soit satisfaisante, cette solution reste encombrante et nécessite d'installer une conduite d'alimentation en air comprimé au plus prés de la sortie de la buse. [14] L'objet de l'invention est de proposer une alternative à ces solutions connues, qui permette d'éviter la formation de ce repli, tout en présentant une grande facilité de mise de oeuvre. [15] Lorsque, pour une raison ou une autre, le profil de la bande était légèrement incurvé, il a été observé,que la bande subissait un léger couple de torsion autour du la lèvre de la filière placée du coté du centre de courbure. Ce couple a tendance à replier la bande autour de la lèvre. [016] L'invention a pour objet de mettre à profit ce phénomène physique pour faire pivoter l'amorce de la bande en sortie de la filière dans le sens désiré et éliminer de ce fait l'affaissement de l'amorce dans une direction non maîtrisée. [017] Pour mieux décrire l'invention, on définit la fibre moyenne de la section transversale de la bande comme le lieu des centres de gravité des sections droite de ladite surface. Ces centres de gravité sont situés au milieu des segments droits formés par l'intersection de droites sensiblement parallèles à la direction OY avec le contour de la section transversale de la bande. Ces centres de gravité forment une ligne continue encore appelée fibre moyenne. [18] L'invention, qui a pour objet un procédé de pose d'une bande d'élastomère de largeur et d'épaisseur moyenne données sur une surface de réception comprend une étape au cours de laquelle on extrude au travers d'une filière une amorce de bande d'élastomère de longueur donnée dont la fibre moyenne de la section transversale a une courbure non nulle, ladite amorce étant seulement supportée par son extrémité placée du coté de la filière. [19] Ce procédé se caractérise en ce qu'on oriente la bande de sorte que la concavité de ladite fibre moyenne soit orientée à l'opposé de l'orientation du champ gravitaire de manière à prévenir l'affaissement de l'amorce en direction de la surface de réception sous l'action de la gravité. [20] Ce procédé s'avère particulièrement intéressant lorsque le rayon de courbure R de la fibre moyenne est supérieur à quinze fois la largeur de la bande. [021] Avantageusement, le rapport de la largeur et l'épaisseur de la bande est compris entre trois et trente et préférentiellement entre cinq et vingt. [022] Ce procédé permet, pour une bande d'épaisseur moyenne donnée, d'ajuster la longueur de l'amorce de manière inversement proportionnelle à la valeur du rayon de courbure de la fibre moyenne. [023] Le procédé peut avantageusement prévoir une étape au cours de laquelle on approche les moyens d'extrusion au dessus de la surface de réception de manière à déposer directement la face de ladite amorce placée du coté de la convexité de la fibre moyenne sur ladite surface de réception. [24] Toujours selon le procédé, la surface de réception est en mouvement relatif par rapport aux moyens d'extrusion. [25] De façon avantageuse, la surface de réception est un cylindre en rotation sur lequel on dépose par trancannage des spires de bande selon un ordre donné. [26] Les phénomènes physiques dont l'invention tire partie seront mieux compris dans les explications qui suivent et qui s'appuient sur les figures 4 à 6 dans lesquelles : les figures 1 et 2 (rappel) sont des illustrations du problème que cherche à résoudre l'invention la figure 3 (rappel) est une solution connue de l'art antérieur, la figure 4 est une illustration des écoulements du matériau dans le nez de la buse, la figure 5 est une illustration d'une mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la figure 6 est une illustration de formes de bandes possibles aptes à être utilisées dans un procédé selon l'invention. [27] Comme cela a déjà été évoqué ci-dessus, la figure 1 représente un dispositif de pose comprenant des moyens d'extrusion et une surface de réception en mouvement relatif par rapport auxdits moyens d'extrusion. Dans le cas d'espèce, la surface de réception est formée par un cylindre de section circulaire en rotation par rapport à son axe. [28] Les moyens d'extrusion, dans l'exemple de mise en oeuvre de l'invention faisant l'objet de la présente description, comprennent une buse d'extrusion 13 disposée au plus prés de la surface de réception 3 sans toutefois entrer en contact avec cette dernière. La buse se déplace axialement par rapport à la surface de réception selon un algorithme prédéterminé. Le mélange est expulsé par la filière 130 de sortie de la buse 13 sous l'effet de la pression générée par une extrudeuse ou par tout autre moyen tel qu'une pompe volumétrique ou encore un piston. [29] La figure 4 est une vue détaillée de la tête de la buse qui illustre l'extrusion d'un mélange M au travers de la filière 130. La forme de la section de la filière commande la forme de la section transversale de la bandelette, qui équivaut à la section de la bandelette selon un plan OYZ perpendiculaire à la direction longitudinale OX de la bande. Dans le cas illustré à la figure 4, la section de la bande est symétrique par rapport aux axes OX et OZ. [30] La bande présente une section dont l'épaisseur e est faible par rapport à sa largeur I. [31] La fibre moyenne F de la section transversale de la bande est formée, comme cela a été indiqué ci-dessus, par les centres de gravité des sections droites. Son rayon de courbure est grand par rapport à la largeur de ladite bande. Les sections droites sont perpendiculaires à la fibre moyenne ; dans le cas présent elles sont parallèles à la direction OY. De même, la dimension des segments droits est petite devant la largeur de la bande ; dans le cas d'espèce, ces sections sont égales à l'épaisseur e de la bande selon la direction OY. [32] Lorsque l'on considère la distribution des vitesses d'écoulement le long des sections droites de la section transversale de la bande, en progressant depuis la lèvre supérieure 131 de la buse vers la lèvre inférieure 132 de la buse, on observe que, lorsque le régime d'extrusion est stabilisé, ces vitesses se répartissent selon une distribution symétrique (telle qu'illustrée pour V,) centrée sensiblement au niveau de la fibre moyenne F. [033] Les vecteurs V,, V2 et V3 représentent la valeur des vecteurs vitesse de l'écoulement du mélange respectivement, selon la position transversale de la section de la bande, à un bord, au centre et à l'autre bord. Ces vecteurs sont parallèles à la direction d'écoulement OX. [034] En raison des frottements du mélange sur les parois de la filière 130, les vitesses d'écoulement sur les bords les vitesses V, et V3 sont légèrement inférieures à la vitesse d'écoulement V2 au centre de la section. En règle générale les vitesses V, et V3 sont égales. [35] Dans le cas illustré à la figure 4, et dans des conditions d'extrusion stabilisées, tous les vecteurs vitesses sont colinéaires à la direction d'écoulement, et la fibre moyenne F est sensiblement rectiligne. Il en résulte que la bande sort de la filière 130 sans dévier de sa trajectoire, parallèle à la direction OX. [36] La figure 5 permet de visualiser le phénomène mis en jeu dans le procédé selon l'invention. Dans cette forme de réalisation, la fibre moyenne F présente une courbure de rayon R, dont le centre de courbure C est situé du coté de la face supérieure U de la bande. [37] On observe que la bande subit en sortant un léger couple de torsion, visualisé par les flèches latérales, qui a pour effet de faire pivoter l'amorce A autour de la lèvre supérieure 131. Ce couple de torsion est peu sensible lorsque la bande est extrudée en continu. Toutefois, lorsque l'on extrude une bande de très courte longueur s, telle qu'une amorce A destinée à initier le dépôt de la bande sur la surface de réception, il est possible de tirer avantageusement partie de ce phénomène. [38] L'amorce A étant libre de se mouvoir dans l'espace et n'étant supportée que par son extrémité placée du coté de la filière 13, les différences de vitesse d'écoulement du mélange en sortie de filière au centre (V1) par rapport aux bords (V1,V3), conjuguées à la présence d'un léger relèvement m des bords par rapport au centre du coté du centre de courbure de la fibre moyenne, ont pour effet de relever la bande dans la direction de la concavité pour équilibrer les flux et les contraintes internes. [39] Cet effet se combine à la plus grande résistance mécanique structurellement liée à la forme concave proprement dite de la fibre moyenne. Toutefois cet effet, connu de la résistance des matériaux, est de deuxième ordre lorsque le rayon de courbure de la fibre moyenne est relativement important par rapport à la largeur de la bande, et ne serait pas suffisant à lui seul à expliquer la bonne tenue de l'amorce. [40] Aussi, il s'avère particulièrement intéressant de mettre à profit le phénomène physique décrit ci-dessus, lorsque le rayon de courbure R de la bande est supérieur à quinze fois, voire vingt fois la largeur 1 de la bande. [41] Pour éviter les phénomènes d'affaissement il suffit alors d'orienter l'amorce en disposant la concavité de la fibre moyenne sensiblement dans une direction opposée à la direction du champ de gravité dont l'effet a alors tendance à induire un couple de sens opposé à celui généré par la courbure de la fibre moyenne. [42] On comprendra aisément que plus le rayon de courbure est faible et plus le couple de redressement lié à la courbure sera important, ainsi que les effets structurels liés à la courbure elle-même, et plus il sera possible d'augmenter la longueur s de l'amorce A [43] Bien que ce phénomène se manifeste quelle que soit l'épaisseur et la largeur de la bande, il s'avère particulièrement avantageux lorsque la largeur de la bande est comprise entre trois et quinze fois l'épaisseur de ladite bande, et de préférence compris entre cinq et dix fois l'épaisseur de ladite bande. En effet, dans le cas d'une largeur trop importante, les forces élastiques ont pour effet d'étirer les bords de la bande, ce qui a pour conséquence de réduire le rayon de courbure de la fibre moyenne. Et dans le cas d'une largeur trop faible le phénomène n'apparaît plus. [44] En orientant judicieusement la position du centre de courbure, du coté opposé à la face de la bande destinée à venir en contact D avec la surface de réception 3, l'amorce reste maintenue par la filière d'extrusion, et il est alors possible de déposer l'amorce sur la surface de réception sans subir de replis aléatoires. [45] Le profil transversal de la bande peut être relativement varié comme cela est illustré à la figure 6, sur laquelle sont représentées des formes de profil usuellement utilisés pour réaliser des enroulements de produit par trancannage. Ces formes standard sont adaptées pour délivrer à chaque tour le volume d'élastomère désiré sur la surface de réception. La figure 6 illustre les cas dans lesquels, à partir d'une forme droite, dans laquelle la fibre moyenne est rectiligne, la forme de la section transversale a été courbée pour répondre aux besoins de l'invention. La forme incurvée de section identique, ne modifie pas les règles de pose, en raison de l'importance du rayon de courbure et de l'action du rouleau d'application qui a pour effet de plaquer la bande sur la surface de réception. [046] Les enseignements de la présente description ne se limitent pas à la seule fabrication de profilés par enroulement, et peut bien évidemment s'étendre à la résolution de problèmes similaires à celui que cherche à résoudre l'invention, à savoir la maîtrise de la pose d'une l'amorce d'une bande d'élastomère en évitant la formation d'un replis. REVENDICATIONS1) Procédé de pose d'une bande (B) d'élastomère de largeur (1) et d'épaisseur moyenne (e) données sur une surface de réception (3), comprenant une étape au cours de laquelle on extrude au travers d'une filière une amorce (A) de bande d'élastomère de longueur donnée (s), dont la fibre moyenne (F) de la section transversale a une courbure non nulle, ladite amorce étant seulement supportée par son extrémité placée du coté de la filière. caractérisé en ce qu'on oriente la bande (B) de sorte que la concavité de ladite fibre moyenne (F) soit orientée à l'opposé de l'orientation du champ gravitaire, de manière à prévenir l'affaissement de l'amorce sous l'action de la gravité. 2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel le rayon de courbure R de la fibre moyenne est supérieur à quinze fois la largeur de la bande. 3) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel, le rapport de la largeur (1) sur l'épaisseur (e) est compris entre 3 et 30. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le rapport de la largeur (1) sur l'épaisseur (e) est préférentiellement compris entre 5 et 20. 5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel, pour une bande (B) d'épaisseur moyenne donnée (e), la longueur (s) de l'amorce est inversement proportionnelle à la valeur du rayon de courbure (R) de la fibre moyenne (F). 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel on approche les moyens d'extrusion au dessus de la surface de réception de manière à déposer directement la face (D) de ladite amorce (A) placée du coté de la convexité de la fibre moyenne convexe sur ladite surface de réception (3). 7) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 dans lequel la surface de réception (3) est en mouvement relatif par rapport aux moyens d'extrusion (1). 8) Procédé selon la revendication 7 dans lequel, la surface de réception (3) est un cylindre en rotation sur lequel on dépose par trancannage des spires de bande selon un ordre donné. 8