Brevet FR3028444A1 — publié le 20160520

DISPOSITIF ET PROCEDE DE VULCANISATION DE PNEUMATIQUES [001] L'invention est relative au domaine de la fabrication des pneumatiques et concerne plus particulièrement les dispositifs de vulcanisation des pneumatiques. [002] Traditionnellement, ces dispositifs sont formés d'une presse comprenant une cuve inférieure et une cuve supérieure, ou couvercle, qui ont pour fonction de contenir un moule de cuisson et de le maintenir en position fermée pendant la durée de la vulcanisation. En règle générale, le moule est relié à la presse par deux surfaces planes plus communément dénommées plateaux. [003] Le moule, spécifique à une dimension de pneumatique, est formé par l'ensemble des pièces destinées à être mises en contact avec le pneumatique à vulcaniser et comprend des coquilles, inférieure et supérieure, destinées à mouler la zone des flancs, des anneaux talons, inférieur et supérieur, destinés à mouler les bourrelets et la zone basse des flancs, ainsi qu'un ensemble de secteurs, portant l'empreinte de la bande de roulement et mobiles radialement sous l'action d'une couronne de serrage. [4] Les parois internes des pièces du moule définissent une enceinte de cuisson destinée à être mise en contact avec l'ébauche de pneumatique non vulcanisée. A l'intérieur du pneumatique un fluide caloporteur sous pression permet d'appliquer la pression et de plaquer l'ébauche contre les parois internes du moule ainsi que d'apporter l'énergie thermique nécessaire à la vulcanisation. Une partie de l'énergie thermique de vulcanisation peut également être apportée à l'ébauche de pneumatique par l'extérieur, via les coquilles et les secteurs. [5] En règle générale, une membrane de cuisson est installée dans la partie centrale de l'enceinte de cuisson, entre deux plateaux, inférieur et supérieur, et se déploie sous l'effet de la pression du fluide caloporteur, de manière à s'interposer entre ledit fluide caloporteur et la partie radialement interne du pneumatique. Le fluide caloporteur, en général de la vapeur ou de l'azote sous pression, circule dans le dispositif de vulcanisation entre une source d'approvisionnement et l'enceinte de cuisson. [6] Le fluide caloporteur est introduit à l'intérieur de l'enceinte soit en étant chauffé au préalable, soit en étant chauffé par des éléments chauffants placés à l'intérieur de l'enceinte de cuisson. On a toutefois constaté que, dans les deux cas, de par l'inertie thermique importante des pièces composant le moule et la presse, pour 3028444 2 une température de consigne de cuisson donnée, les premières cuissons ne se font pas à la bonne température, ce qui engendre des défauts dans les pneumatiques. [7] Pour pallier à ce problème, une solution a été de fixer une température de consigne plus élevée lors des premières cuissons, puis de la faire diminuer par la 5 suite. Il a toutefois été constaté qu'une telle solution ne convenait pas et ceci toujours à cause de l'inertie thermique élevée de l'ensemble de cuisson qui accumule de la chaleur et surcuit ensuite le pneu. [8] On connaît du document EP 0 686 492 une unité de chauffage et de brassage d'une charge de fluide caloporteur sous pression comportant une turbine 10 actionnée par un moteur électrique et une résistance chauffante, ces éléments étant agencés dans l'enceinte de cuisson d'une presse de vulcanisation. Plus particulièrement, la turbine et son moteur électrique d'entraînement sont enfermés dans une enceinte étanche contenant le fluide caloporteur. Une résistance électrique baigne également dans le fluide caloporteur et on régule la température du fluide 15 caloporteur en agissant sur le flux thermique dissipé par la résistance. Une solution pour remédier, à l'aide du dispositif décrit dans ce document, aux inconvénients liés à la mise à la bonne température de l'ensemble lors des premières cuissons, est d'ajuster la durée de cuisson en fonction du nombre de cuissons effectuées. Pour ceci, on met en place des correcteurs qui ajustent les paramètres de cuisson, 20 notamment la température et la durée de cuisson sous pression en fonction du nombre de cuissons. Ainsi, dans un exemple de cuisson d'un pneumatique de véhicule de tourisme, pour une température des pièces moulantes d'environ 174°C lors de la première cuisson dont la température de consigne de cuisson est égale à 180°C, on établit une durée de cuisson sous pression égale à environ 14min, alors 25 que, pour un même pneumatique, lorsque la température des pièces moulantes est stabilisée après plusieurs cuissons successives, et pour une même températures de consigne de cuisson, la durée sous pression est de 9,5min. Différentes valeurs de ces paramètres ont dû être établies pour des consignes intermédiaires et doivent être appliquées à chaque cuisson. De surcroît, ces valeurs des différents paramètres 30 doivent être appliquées à chaque dimension de pneumatique. [9] On arrive ainsi, certes, à obtenir une bonne cuisson du pneumatique en appliquant ces correcteurs à chaque cycle de cuisson, mais au détriment de la productivité de la presse de vulcanisation et aussi pour un coût de manoeuvre plus élevé, vu les réglages qui sont à faire pour un nombre assez important de cycles de cuisson. 3028444 3 [10] L'invention a pour objectif de proposer un dispositif et un procédé de vulcanisation de pneumatique qui remédient à ces inconvénients. [11] A cet effet, l'invention propose un dispositif de vulcanisation pour pneumatique comprenant un moule de vulcanisation comportant des parties 5 moulantes définissant entre elles une enceinte de cuisson, et coopérant avec une partie centrale de support et de mise en communication d'une arrivée de fluide caloporteur avec ladite enceinte de cuisson, caractérisé en ce que ladite partie centrale comprend des éléments chauffants qui sont distincts des moyens de chauffage du fluide caloporteur qui se trouve dans l'enceinte de cuisson. 10 [012] Selon l'invention, la partie centrale du moule qui sert de support et de mise en communication de l'enceinte de cuisson avec l'arrivée de fluide caloporteur dans l'enceinte comprend des éléments chauffants propres, autres que ceux utilisés pour le chauffage du fluide caloporteur de l'enceinte de cuisson. On arrive ainsi à réaliser le chauffage de la partie centrale du moule de manière indépendante de celle de 15 l'enceinte, on comprend à des valeurs de la température et à des moments différents par rapport à l'enceinte de cuisson. Ceci permet de réaliser une mise en température et une stabilisation de la température du moule avant de démarrer la cuisson du pneumatique. [013] On limite ainsi les pertes en température du chauffage depuis l'enceinte de 20 cuisson et obtient ainsi une cuisson du pneumatique aux bons paramètres de température et de durée de cuisson sous pression dès la première cuisson. Ceci permet de supprimer les différents correcteurs de valeurs des paramètres de cuisson qui tenaient compte du nombre de cuissons et de gagner ainsi en productivité et en coût de main d'oauvre. 25 [014] De préférence, le dispositif comprend une membrane de vulcanisation maintenue par ses talons sur des plateaux et ladite partie centrale comprend un boîtier agencé dans une ouverture d'un plateau. [015] Avantageusement, lesdits éléments chauffants sont des éléments chauffants électriques qui réchauffent par conduction le boîtier. 30 [016] Dans une réalisation avantageuse de l'invention, lesdits éléments chauffants comprennent un anneau muni d'une résistance électrique chauffante qui est fixé sur la base du boîtier. [017] Dans une autre réalisation avantageuse de l'invention, lesdits éléments 3028444 4 chauffants comprennent plusieurs cartouches chauffantes fixées sur la base du boîtier. [18] Dans une encore autre réalisation avantageuse de l'invention, lesdits éléments chauffants comprennent une nappe chauffante agencée sur la périphérie du 5 boîtier. [19] Avantageusement, ladite partie centrale comporte une sonde de température reliée à des moyens de régulation de la puissance desdits éléments chauffants. [20] De préférence, ledit boîtier supporte une unité de chauffage et de 10 ventilation du fluide caloporteur à l'intérieur de l'enceinte de cuisson. [21] Avantageusement, ledit boîtier ferme de manière étanche l'enceinte de cuisson. [22] De préférence, les valeurs de consigne de température mesurées avec ladite sonde sont comprises entre 130 et 150°C. 15 [023] Les buts de l'invention sont également atteints avec un procédé de vulcanisation d'un pneumatique à l'aide d'un dispositif de vulcanisation selon l'invention, comportant un moule de vulcanisation comprenant des parties moulantes définissant entre elles une enceinte de cuisson et coopérant avec une partie centrale de support et de mise en communication d'une arrivée de fluide caloporteur avec 20 ladite enceinte de cuisson, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de chauffage de ladite partie centrale réalisée de manière indépendante de celle de chauffage du fluide se trouvant dans l'enceinte de cuisson. [024] Avantageusement, l'étape de chauffage de ladite partie centrale est réalisée avant celle de chauffage de l'enceinte de cuisson. 25 [025] L'invention sera mieux comprise grâce à la suite de la description, qui s'appuie sur les figures suivantes : la figure la est une vue en coupe du dispositif de vulcanisation selon un premier exemple de réalisation de l'invention et la figure 1 b une vue à échelle agrandie du détail B de la figure 1 a; 30 - la figure 2 est une vue en coupe du dispositif de vulcanisation selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention ; 3028444 5 - la figure 3 est une vue en coupe du dispositif de vulcanisation selon un troisième exemple de réalisation de l'invention. [026] Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent la même référence. Leur description n'est donc pas systématiquement reprise. 5 [027] A la figure 1 on a représenté, par une vue en coupe axiale, un dispositif de vulcanisation 1 illustré lors d'une opération de vulcanisation d'un pneu 2. Dans l'exemple représenté aux figures, le procédé de vulcanisation utilise une membrane 3 de vulcanisation qui contient un fluide caloporteur pendant l'opération de vulcanisation du pneu. De préférence, le fluide caloporteur est un gaz neutre, comme par exemple 10 de l'azote. La membrane 3 définit avec les parties moulantes d'un moule 4, notamment les anneaux des talons 5, 6, les coquilles supérieure et inférieure, ainsi que l'ensemble des secteurs circonférentiels (non représentés sur les dessins) une enceinte de cuisson 7. Le moule 4 ainsi formé, représenté schématiquement par des traits interrompus sur les figures, présente une symétrie de révolution autour d'un axe 15 X-X'. [28] La membrane 3 de vulcanisation est pourvue de talons 8 qui sont fixés sur des plateaux 10,12 à l'aide des flasques 14. Le plateau 12 a une forme générale annulaire et permet le passage en son centre d'une tige coulissante de manoeuvre (non représentée sur les dessins) qui passe à travers un fourreau 16 de protection. 20 L'une des extrémités de la tige coulissante est fixée au plateau 10 et l'autre extrémité à un mécanisme d'entraînement en translation le long de l'axe X-X' afin de déplacer le plateau 10 et de permettre ainsi à la membrane 3 de se déployer et de se plier en fonctionnement. [29] Le plateau 12 supporte une partie centrale 18 du dispositif qui assure la 25 mise en communication du fluide caloporteur avec l'enceinte de cuisson 7 ainsi que le support de conduit d'arrivée de fluide caloporteur. Dans les exemples représentés aux figures annexées, la partie centrale 18 supporte également une unité de chauffage et ventilation 20 du fluide caloporteur. La partie centrale 18 est définie au niveau du passage central dans le plateau 12, ledit passage étant fermé par un boîtier 22. Le 30 boîtier 22 est fixé sur le plateau 12 par exemple par une fixation à vis. Le boîtier 22 renferme un moteur électrique 24 dont le stator 25 est fixé au boîtier 22 via un flasque 26 et le rotor 27 est monté sur un tube 28, lui-même monté sur des roulements 28 calés sur le fourreau 16. Le tube 28 entraîne en rotation une turbine 30 formée par des aubes 31. La turbine est agencée autour d'une résistance électrique 32. La 35 résistance électrique 32 est supportée par le flasque 26 et est alimentée en énergie 3028444 6 au niveau de ses plots de connexion 33. Le boîtier 22 est en un matériau métallique conducteur, par exemple de l'aluminium. [030] Le fluide caloporteur est introduit à l'intérieur de l'enceinte de cuisson 7 et est extrait de celle-ci via un conduit 35 muni d'un clapet auto-obturant, le conduit étant 5 supporté à l'une de ses extrémités par la base du boîtier 22. De manière similaire au dispositif décrit dans le document EP 0 686 492, l'enceinte de cuisson 7 forme avec le boîtier 22 et la tige de manoeuvre du plateau 10 une enceinte étanche à l'intérieur de laquelle circule le fluide caloporteur, des joints d'étanchéité étant prévus à cet effet entre les différents composants de la partie centrale 18. 10 [031] Comme dans le document susmentionné, le fluide caloporteur est introduit à température ambiante et sous pression dans l'enceinte de cuisson 7 et est ensuite mis en circulation par la turbine 30 en étant chauffé par la résistance électrique 32. [032] Selon l'invention, la partie centrale 18 comporte ses propres éléments de chauffage. Plus particulièrement dans l'exemple de réalisation des figures la et 1b, 15 un anneau 36 métallique est fixé sur la base du boîtier 22, à l'extérieur de celui-ci, et renferme une résistance électrique 37. L'anneau 36 est avantageusement un anneau en aluminium et la résistance électrique 37 est une résistance blindée placée à l'intérieur de l'anneau 36. Lorsqu'elle est alimentée, la résistance électrique 37 chauffe par conduction le boîtier 22. 20 [033] Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, une pièce support 40 coaxiale à l'axe X-X' porte plusieurs cartouches chauffantes 42 cylindriques agencées avec leur axe longitudinal parallèlement à l'axe X-X'. La pièce de support 40 comporte un anneau 41 fixé sur la base du boîtier 22 de manière concentrique à l'axe X-X', des colonnes 43 qui relient l'anneau 41 et une base 43, parallèle à l'anneau 43. L'axe 25 longitudinal de chaque colonne 43 est parallèle à l'axe X-X' et chaque colonne renferme une cartouche chauffante 42, par exemple une résistance électrique blindée. La base de chaque colonne 43 est munie d'orifices 45 pour le refroidissement de la base 43 de la pièce support 40. [034] Dans l'exemple illustré à la figure 3, le boîtier 22 est chauffé par conduction 30 à l'aide d'une nappe chauffante 50 électrique disposée à la périphérie du boîtier 22 sur la surface latérale de celui-ci. La nappe chauffante 50 s'étend à partir de la base du boîtier 22 sur une hauteur égale à environ 2/3 de son hauteur. La membrane 3 n'a pas été représentée sur les figures 2 et 3, mais on comprend qu'elle est maintenue sur les plateaux 10,12 à l'aide des flasques, comme dans l'exemple des figures 1a et 3028444 7 1 b. [35] Une sonde de température 38 montée sur l'anneau 36, respectivement sur l'anneau 41 envoie les valeurs mesurées de la température de l'anneau 36, 41 à une unité de contrôle (non représentée sur les dessins) qui commande l'alimentation de la 5 résistance électrique blindée 37, respectivement des cartouches chauffantes 42 ou de la nappe chauffante 50. [36] En fonctionnement, l'unité de contrôle commande le chauffage de l'anneau 36, 41 à une température de consignée préétablie comprise entre 130 et 150°C, selon le type de pneumatique à vulcaniser. Dès la température de consigne atteinte, l'unité 10 de contrôle informe l'unité centrale de commande du dispositif de vulcanisation que le cycle de vulcanisation peut commencer. L'ébauche de pneumatique étant chargée dans le dispositif de vulcanisation et le fluide caloporteur sous pression étant présent dans l'enceinte de cuisson, on commande la mise en circulation de celui-ci par la rotation de la turbine 30 et son chauffage par la résistance électrique 32 à une 15 température de consigné préétablie et pendant une durée de cuisson sous pression donnée, ces paramètres étant établis en fonction du pneumatique à vulcaniser. Ainsi, pour un pneumatique de véhicule de tourisme on établit une température de consigne lors de la cuisson de 180°C et une durée de cuisson sous pression de 9,5min, ces paramètres étant maintenus constants lors de toutes les cuissons effectuées avec le 20 dispositif de vulcanisation de l'invention. Ceci est dû au fait que la partie centrale du moule est à la bonne température dès le départ et n'agit plus comme un puits de chaleur par lequel s'écoulent les calories en provenance de l'enceinte de cuisson 7. On arrive ainsi à assurer une cuisson dans les paramètres optimums préétablis dès le départ et lors de toutes les cuissons effectuées avec le dispositif de vulcanisation de 25 l'invention, ce qui permet de gagner en productivité, le chauffage de la partie centrale pouvant être fait en temps masqué (par exemple pendant le chargement du pneumatique dans le moule). [37] Les formes d'exécution décrites ci-dessus ne sont bien sûr pas limitatives et l'homme du métier pourra envisager d'autres moyens équivalents permettant de 30 chauffer de manière indépendante la partie centrale du dispositif de vulcanisation. Ainsi, un élément chauffant électrique cylindrique sous forme d'un film chauffant électrique peut être agencé sur la surface latérale cylindrique, à l'extérieur et/ou à l'intérieur du boîtier 22. L'utilisation d'autres moyens de chauffage électrique, tels que des moyens de chauffage par induction peut également être envisagée, le boîtier 22 35 étant alors réalisé en un matériau ferromagnétique. 3028444 8 [038] On peut également envisager d'appliquer la solution de l'invention à un dispositif de vulcanisation dans lequel le fluide caloporteur est chauffé dans un circuit situé en amont de l'enceinte de cuisson, un tel fluide pouvant être de l'eau, de la vapeur d'eau mélangée ou pas avec un gaz neutre, voire un gaz neutre. 5 REVENDICATIONS1) Dispositif (1) de vulcanisation pour pneumatique comprenant - un moule (4) de vulcanisation comportant des parties moulantes définissant entre elles une enceinte de cuisson (7), et coopérant avec une partie centrale (18) de support et de mise en communication d'une arrivée de fluide caloporteur avec ladite enceinte de cuisson (7), caractérisé en ce que ladite partie centrale (18) comprend des éléments chauffants (37, 42, 50) qui sont distincts des moyens de chauffage du fluide caloporteur qui se trouve dans l'enceinte de cuisson (7). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une membrane (3) de vulcanisation maintenue par ses talons (8) sur des plateaux (10, 12) et en ce que ladite partie centrale (18) comprend un boîtier (22) agencé dans une ouverture d'un plateau (12). 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits éléments chauffants (37, 42, 50) sont des éléments chauffants électriques qui réchauffent par conduction le boîtier (22). 4) Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits éléments chauffants comprennent un anneau (36) muni d'une résistance électrique chauffante (37) qui est fixé sur la base du boîtier (22). 5) Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits éléments chauffants comprennent plusieurs cartouches chauffantes (42) fixées sur la base du boîtier (22). 6) Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits éléments chauffants comprennent une nappe chauffante (50) agencée sur périphérie du boîtier (22). 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite partie centrale (18) comporte une sonde de température (38) reliée à des moyens de régulation de la puissance desdits éléments chauffants (37, 42, 50). 3028444 10 8) Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit boîtier (22) supporte une unité de chauffage et de ventilation (20) du fluide caloporteur à l'intérieur de l'enceinte de cuisson (7). 9) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit boîtier (22) 5 ferme de manière étanche l'enceinte de cuisson (7). 10) Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les valeurs de consigne de température mesurées avec ladite sonde (38) sont comprises entre 130 et 150°C. 11) Procédé de vulcanisation d'un pneumatique à l'aide d'un dispositif de vulcanisation 10 selon l'une des revendications 1 à 10, comportant moule (4) de vulcanisation comprenant des parties moulantes définissant entre elles une enceinte de cuisson (7) et coopérant avec une partie centrale (18) de support et de mise en communication d'une arrivée de fluide caloporteur avec ladite enceinte de cuisson (7), caractérisé en ce qu'il comporte une étape de chauffage de ladite partie centrale (18) réalisée de manière indépendante 15 de celle de chauffage du fluide se trouvant dans l'enceinte de cuisson (7). 12) Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'étape de chauffage de ladite partie centrale (18) est réalisée avant celle de chauffage du fluide caloporteur.