Brevet FR2984206A1 — publié le 20130621

- 1 - [1] L'invention concerne la fabrication des pneumatiques de roues et en particulier la réalisation d'une composition pour la fabrication du pneumatique. [2] La composition de gomme servant à la fabrication des pneumatiques comprend généralement de l'élastomère naturel, de l'élastomère synthétique, du noir de carbone, de la silice, de l'huile et des agents de vulcanisation tels que du soufre. En pratique, on mélange d'abord à chaud les différents constituants sans y incorporer les agents de vulcanisation car ceux-ci déclencheraient alors prématurément cette dernière. On obtient donc dans un premier temps une composition, que nous appellerons ici composition primaire ou « masterbach », que l'on fait refroidir. Et c'est seulement dans une étape de mélangeage final que les produits vulcanisants sont incorporés, soit sous forme de poudre, soit sous forme de blocs formés d'une matrice élastomère contenant les produits vulcanisants, à la composition primaire pour obtenir une composition secondaire qui est ensuite refroidie de manière à être utilisée pour la fabrication du pneumatique. [3] Ce mode opératoire est relativement long et compliqué car il nécessite une ou plusieurs étapes de fabrication supplémentaires. [4] Un but de l'invention est de faciliter l'obtention de la composition secondaire. [5] A cet effet, on prévoit selon l'invention un procédé de réalisation d'une composition pour la fabrication d'un pneumatique de roue, dans lequel, pendant que circule une composition à base de gomme dans l'entrefer d'une calandre comprenant au moins deux cylindres, on applique au moins un agent vulcanisant sous forme liquide sur au moins un des cylindres de sorte que l'agent se solidifie sur ledit cylindre, puis s'incorpore à la composition. [6] Ainsi, le ou les agents de vulcanisation, initialement sous forme fondue, se solidifient dès qu'ils viennent au contact du cylindre puis se trouvent incorporés à la composition lors de sa circulation pour son malaxage ou son refroidissement. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de prévoir une étape séparée au cours de laquelle, comme dans l'art antérieur, on réalise un bloc incorporant le ou les agents vulcanisants en vue de les mélanger à la composition primaire. En s'épargnant cette étape, on simplifie et on accélère la réalisation de la composition. Par ailleurs, l'application du ou des agents sous forme liquide peut être effectuée en continu, ce qui le rend plus facile à doser pour un meilleur respect de la proportion d'agent vulcanisant dans le mélange final. [7] De préférence, préalablement à l'application, on fait fondre le ou chaque agent vulcanisant. - 2 - [8] Avantageusement, lors de l'application, on applique au moins deux agents vulcanisants et/ou au moins un produit non vulcanisant. [9] De préférence, on réalise l'application simultanément en plusieurs endroits du cylindre éloignés les uns des autres suivant une direction parallèle à un axe du cylindre. [10] Ainsi, on peut appliquer une grande quantité d'agent vulcanisant sur le cylindre sans menacer sa solidification intégrale avant son incorporation à la composition. [11] On pourra prévoir que le ou chaque cylindre présente une température comprise entre 5°C et 100°C et de préférence entre 20 et 80°C. [12] De préférence, le cylindre étant un premier cylindre et l'autre cylindre de la calandre étant un deuxième cylindre disposé de sorte que la composition est compressée par les deux cylindres en passant entre ceux-ci, on met en oeuvre le procédé de sorte que le premier cylindre a une surface externe moins chaude qu'une surface externe du deuxième cylindre. [13] On sait en effet que le mélange de gomme adhère plus ou moins spontanément à un des deux cylindres en fonction de l'écart de température entre ces deux cylindres. En appliquant le ou les agents vulcanisants sur l'autre cylindre, on choisit donc le cylindre qui est exempt de gomme et sur lequel le ou les agents peuvent facilement se solidifier. [14] On prévoit également selon l'invention un procédé de fabrication d'un pneumatique de roue de véhicule, dans lequel on met en oeuvre un procédé selon l'invention. [15] On prévoit en outre selon l'invention une installation de réalisation d'une composition à base de gomme, qui comprend : - des moyens pour faire circuler une composition à base de gomme, - des moyens d'alimentation des moyens de circulation avec une telle composition, et - des moyens pour appliquer sur un cylindre un produit liquide plus chaud qu'une face externe du cylindre, le cylindre étant disposé de sorte que le produit une fois solidifié s'incorpore à la composition circulant dans les moyens de circulation. [16] Une telle installation permet la mise en oeuvre du procédé de l'invention. [17] Avantageusement, les moyens d'application comprennent au moins une buse. [18] De préférence, les moyens d'application comprennent une rampe - 3 - portant au moins deux buses. [19] Nous allons maintenant présenter un mode de réalisation de l'invention et une variante en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une installation selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'une partie de l'installation de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue d'une installation selon une variante de réalisation de l'invention. [20] On a illustré aux figures 1 et 2 une installation 2 pour la réalisation d'une composition servant à la fabrication d'un pneumatique de roue de véhicule terrestre. [21] Nous allons d'abord présenter l'installation 2 puis nous décrirons un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention au moyen de celle-ci. L'installation comprend des moyens de malaxage d'une composition de gomme comprenant notamment une calandre 4 qui comporte deux cylindres 6 et 8 illustrés respectivement à gauche et à droite sur les figures 1 et 2. Les deux cylindres sont en l'espèce identiques l'un à l'autre. Ils présentent deux axes respectifs 10 parallèles et inscrits dans un même plan horizontal. Chaque cylindre a une section circulaire dans un plan perpendiculaire à son axe. Les cylindres sont disposés de façon à ménager entre eux un espace étroit servant au malaxage des produits à mélanger. Les cylindres sont chacun montés mobiles à rotation autour de leur axe. L'installation 2 comprend des moyens 12 de motorisation des cylindres aptes à les faire tourner en sens contraires l'un de l'autre afin de faire passer entre eux les produits tombant entre les cylindres. L'installation comprend des moyens de commande 14 assurant la commande de ses différents organes. Des moyens de refroidissement 7 et 9 des cylindres permettent de les maintenir aux températures respectives souhaitées. [22] L'installation 2 comprend également un mélangeur interne 16 apte à recevoir différents constituants d'une composition primaire de gomme pour assurer leur mélangeage à chaud et former une composition primaire de gomme ou « masterbach » 18. L'installation 2 comprend par exemple un convoyeur 21 apte à porter cette composition depuis une sortie inférieure du mélangeur interne jusqu'à la calandre afin de la faire chuter entre les cylindres. [23] L'installation comprend par ailleurs un organe 20 de fusion et de mélangeage de différents produits 22 parmi lesquels un ou plusieurs agents vulcanisants. Cet organe comprend notamment des moyens de chauffage 23 permettant de faire fondre ces produits et est équipé de moyens 24 de régulation -4 de sa température. [24] L'installation comprend par ailleurs une rampe 26 allongée suivant une direction parallèle aux axes 10. La rampe 26 est équipée de buses 28 et communique par un conduit 30 avec l'organe 20 afin d'alimenter les buses 28 avec le liquide chaud. Les buses sont disposées au-dessus du cylindre 8 de façon à projeter le liquide 31 sur la surface cylindrique externe du cylindre, sur la portion de cette surface qui se trouve en partie supérieure et avant qu'elle ne vienne en regard de l'autre cylindre en raison de la rotation. L'installation comprend un débitmètre 32 interposé sur le conduit 30 entre l'organe 20 et la rampe 26 afin de permettre de régler le débit de liquide assuré par les buses 28. [25] L'installation, et en particulier ses moyens de commande, sont agencés de façon à mettre en oeuvre le procédé de l'invention de la façon suivante. [26] On réalise la composition primaire dans le mélangeur 16 en mélangeant à chaud notamment du caoutchouc naturel, du caoutchouc synthétique, du noir de carbone et des huiles. [27] Séparément, on fait fondre dans l'organe 20 différents produits 22 destinés à constituer le liquide 31. Ces produits comprennent des agents vulcanisants qui peuvent être choisis selon les cas parmi les suivants (cette liste n'étant pas limitative) : - CBS : N-cyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide. Il s'agit par exemple du produit « Santocure CBS » de la société Flexsys. - DCBS : N,N-dicyclohexyl-2-benzothiazyle sulfénamide, - DOTG : diorthotolylguanidine, - DPG : diphénylguanidine, - H3M : hexa(methoxymethyl)melamine, - HMT : hexamethylene tetramine, - MBT : 2-méthylebenzothiazole, - MBTS: 2-mercaptobenzothiazyle, - péconal, - souffre, - TBBS : N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfénamide, - TBSI : N-ter-butyl-2-benzothiazyle sulfénimide, - TBZTD : disulfure de tetrabenzylthiurame, - ZBEC : dibenzyldithiocarbamate de zinc, et - ZEH : 2 éthyl hexanoate de zinc. [28] On peut ajouter à ce mélange d'autres produits qui ne sont pas en eux- même des agents vulcanisants, par exemple les suivants (cette liste n'étant pas - 5 - limitative) : - acide stéarique, - paraffine, - TMQ : 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline, - 6-PPD : N-1,3 diméthylbutyl N-phénylparaphénylènediamine, - ou encore I PPD : N'-isopropyl-N'-phényl-paraphénylènediamine. [29] Les agents vulcanisants et les autres produits sont choisis selon le type de composition de gomme que l'on souhaite réaliser et le type de pneumatique à fabriquer au moyen de celle-ci. Le mélangeage de ces produits a lieu à une température suffisamment élevée pour assurer leur fusion et suffisamment basse pour ne pas les dégrader. En effet, ces produits ne doivent pas rester trop longtemps à une température excessive par rapport à leur point de fusion. On choisit par exemple une température de 100°C ou 140°C. [30] Une fois le mélangeage de la composition primaire effectué, la masse mélangée tombe sur le convoyeur 21 hors du mélangeur 16 puis est acheminée jusqu'à la calandre 4 où elle tombe entre les cylindres 6 et 8 pour être pressée et malaxée entre ceux-ci. On peut malaxer le mélange en ajustant la distance entre les deux cylindres. On pourra par exemple prévoir que la composition primaire est refroidie pendant deux minutes en circulant dans la calandre avant que l'on amorce l'alimentation avec le liquide. [31] A l'issue d'une durée déterminée, on alimente les buses 28 au moyen du liquide 31. Les buses arrosent ainsi la partie supérieure du cylindre 8 avec ce liquide. Ce dernier se solidifie dès qu'il vient en contact avec le cylindre puis se mélange en continu avec la composition primaire en raison de la rotation des deux cylindres. Les cristaux ainsi formés viennent au contact de la composition au niveau du bourrelet 34 formé par une fraction de cette dernière accumulée au-dessus de l'entrefer. Les cristaux refondent au contact du bourrelet et s'y incorporent à la composition, ce qui assure une diffusion rapide et homogène des agents vulcanisants au sein du mélange. [32] On maintient les cylindres à une température comprise entre 5°C et 100°C, et de préférence entre 20 et 80°C, qui est inférieure à la température de solidification des produits 22, en particulier les agents de vulcanisation. La quantité de liquide déversée afin d'arroser le cylindre doit être choisie afin que tout le liquide fondu se solidifie sur le cylindre. Aucune fraction de liquide ne doit demeurer liquide au contact du cylindre, ni se déverser sur les côtés de la calandre. En particulier, l'épaisseur maximale de liquide à appliquer sur le cylindre dépend de la nature de ses constituants et de leur température de fusion ainsi que de la température des - 6 - cylindres. [33] Une fois la composition secondaire ainsi obtenue, on l'évacue en vue de l'utiliser pour la fabrication d'un pneumatique. Au moyen de cette composition, on réalise des éléments de gomme servant à construire une ébauche de gomme crue équipée de renforts. L'ébauche est ensuite cuite pour réaliser la vulcanisation de la gomme. [34] Sachant qu'il n'est pas nécessaire de réaliser séparément un bloc comprenant les agents vulcanisants sous forme solide et destiné à être incorporé ensuite au masterbach, on accélère le temps de cycle et la fabrication de la composition de gomme servant à la fabrication des pneumatiques. Le dosage des produits vulcanisants est aussi facilité. [35] Dans une variante de réalisation, l'installation comprend un dispositif 40 assurant le refroidissement de la composition primaire et dont la calandre 4 ne forme qu'une partie. Le mélange de gomme en sortie de l'entrefer est déposé sur un convoyeur horizontal 44 qui éloigne en l'espèce la nappe de gomme vers la gauche. Le dispositif peut comprendre ensuite un convoyeur incliné sous la forme d'un élévateur 46 qui récupère cette nappe pour la transporter ici vers la droite afin de la faire retomber dans la calandre. Ce dispositif permet de faire suivre au mélange hors de la calandre un trajet plus long et peut être équipé de moyens de refroidissement ou de coupe favorisant le mélangeage et le refroidissement de la composition. Ce trajet du mélange de gomme a été illustré en traits pointillés sur la figure 1. [36] Après avoir fait circuler la composition primaire au sein de ce circuit pour la refroidir, on arrose le cylindre 8 de liquide comme précédemment pour y incorporer le ou les agents vulcanisants tandis que la composition continue de circuler dans ce dispositif 40. [37] On peut par exemple mettre en oeuvre l'invention de la façon suivante. [38] On utilise une composition primaire formée d'un mélange typé KM/PL. « KM/PL » désigne un mélange destiné à la réalisation d'une bande de roulement de pneumatique équipant un véhicule de type poids lourd. La composition circule sur les cylindres de la calandre en ayant une température située entre 100 et 140°C. Les cylindres sont refroidis au moyen d'une circulation interne d'eau à 8°C. Chaque cylindre a un diamètre de 700 mm. Les cylindres 6 et 8 tournent à des vitesses différentes de 20 et 24 tours par minute respectivement. On fait varier leur entrefer de 4 à 2 mm. [39] Dans un premier exemple, on projette sur le cylindre arrière 8 2,370 kg de souffre fondu présentant une température de 130°C. Dans un deuxième - 7 - exemple, il s'agit de 0,950 kg de CBS fondu présentant une température de 110°C. [40] A chaque fois, on fait circuler la composition primaire entre 3 et 5 minutes après projection pour incorporer le vulcanisant. La masse de la composition finale est de 250 kg. [41] Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. [42] Dans la variante de la figure 3, le cylindre 6 est dépourvu de gomme sur une partie de sa circonférence lors de la mise en oeuvre du procédé. On peut donc lui adjoindre une rampe de buses alimentée à partir de l'organe 20 afin de projeter sur ce cylindre également le liquide comprenant le ou les agents vulcanisants. On effectue ainsi l'arrosage simultané des deux cylindres 6, 8 afin de solidifier l'agent vulcanisant et l'incorporer à la composition en plus grande quantité par unité de temps. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'une composition pour la fabrication d'un pneumatique de roue, caractérisé en ce que, pendant que circule une composition (18) à base de gomme dans l'entrefer d'une calandre comprenant au moins deux cylindres (6, 8), on applique au moins un agent vulcanisant (22) sous forme liquide sur au moins un des cylindres (8) de sorte que l'agent se solidifie sur ledit cylindre, puis s'incorpore à la composition. 2. Procédé selon la revendication précédente dans lequel, préalablement à l'application, on fait fondre le ou chaque agent vulcanisant (22). 3. Procédé selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel, lors de l'application, on applique au moins deux agents vulcanisants (22). 4. Procédé selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel, lors de l'application, on applique au moins un produit non vulcanisant (22). 5. Procédé selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel on réalise l'application simultanément en plusieurs endroits du cylindre éloignés les uns des autres suivant une direction parallèle à un axe (10) du cylindre. 6. Procédé selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le cylindre (8) présente une température comprise entre 5 et 100°C et de préférence entre 20 et 80°C. 7. Procédé selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel, le cylindre (8) étant un premier cylindre et l'autre cylindre de la calandre étant un deuxième cylindre (6) disposé de sorte que la composition est compressée par les deux cylindres en passant entre ceux-ci, on met en oeuvre le procédé de sorte que le premier cylindre a une surface externe moins chaude qu'une surface externe du deuxième cylindre. 8. Procédé de fabrication d'un pneumatique de roue de véhicule, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un procédé selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Installation (2) de réalisation d'une composition à base de gomme, caractérisée en ce qu'elle comprend : - des moyens (4 ; 40) pour faire circuler une composition à base de gomme, - des moyens (16, 20) d'alimentation des moyens de circulation avec une telle composition, et- 9 - - des moyens (26, 28) pour appliquer sur un cylindre (8) un produit liquide plus chaud qu'une face externe du cylindre, le cylindre étant disposé de sorte que le produit une fois solidifié s'incorpore à la composition circulant dans les moyens de circulation. 10. Installation selon la revendication précédente dans laquelle les moyens d'application comprennent au moins une buse (28). 11. Installation selon au moins l'une quelconque des revendications 9 à 10 dans laquelle les moyens d'application comprennent une rampe (26) portant au moins deux buses.