Brevet FR3064526A1 — publié le 20181005

- 1 - MEMBRANE ET PROCEDE DE CUISSON DE PNEUMATIQUE [0001] La présente invention se rapporte au domaine des pneumatiques et concerne les membranes de cuisson utilisées dans les procédés de fabrication des pneumatiques. [0002] Les pneumatiques sont habituellement obtenus par moulage et vulcanisation d'une enveloppe crue à l'intérieur d'un moule installé dans une presse de cuisson. Les parois externes de l'enveloppe sont plaquées contre les parois internes métalliques du moule de cuisson au moyen d'une membrane de cuisson qui est, elle, expansible sous l'effet d'un fluide caloporteur sous pression. Le dessin de la bande de roulement des garnitures du moule et celui des coquilles s'imprime alors sur l'enveloppe crue qui est ensuite vulcanisée à l'aide de la chaleur. [0003] La membrane de cuisson se déploie à l'intérieur de l'enveloppe crue, avant la cuisson, et elle se replie, à la fin, à l'intérieur du moule. La membrane de cuisson comporte à cette fin un corps flexible réalisé par vulcanisation en un caoutchouc de type butyle. La surface extérieure de la membrane présente des stries d'évacuation d'air et une certaine texture pour améliorer l'aspect visuel de l'intérieur du pneu. Lors de la cuisson d'un pneumatique, le corps de la membrane est très sollicité en traction/compression, sous l'action du fluide à l'intérieur de la membrane, mais aussi en frottement au contact du pneumatique. De plus, la membrane travaille à des températures élevées. Par ailleurs, on exige d'une membrane de cuisson de résister aux sollicitations mécaniques et thermiques pendant un certain nombre de cycles de cuisson, qui est habituellement de quelques centaines. Compte tenu de toutes ces contraintes, les parois de la membrane doivent présenter une certaine épaisseur qui est, dans sa partie centrale la plus fine, pour un pneu de tourisme par exemple, comprise entre 4 et 6mm. [0004] Or, il a été constaté qu'une telle membrane épaisse en caoutchouc, qui est donc isolante thermiquement, forme écran pour l'énergie thermique qui doit la traverser lors de la cuisson avant d'atteindre le pneu. [0005] Le document CN 201220641037 apporte une solution à ce problème en proposant une membrane de cuisson de faible épaisseur. La membrane selon ce document 3064526 - 2 - présente un corps flexible dont la paroi a une épaisseur de 3mm sauf au niveau des talons où l'épaisseur est de 3,5mm. Présentant certes une meilleure conductivité thermique que les membranes de cuisson habituelles, la durée de cuisson sous pression du pneu n'est toutefois pas réduite de manière notable. 5 [0006] Pour que la membrane puisse s'adapter à la géométrie des différents pneumatiques et aux dimensions des plateaux de support de membrane au sein des presses de cuisson, elle doit être dimensionnée en conséquence. De ce fait, on rencontre une grande diversité de membranes de cuisson dans l'industrie, ce qui demande une grande capacité de stockage et une logistique appropriée au sein de l'atelier de cuisson. Par ailleurs, les 10 membranes doivent être traitées pour qu'elles s'assouplissent avant une première utilisation, ce qui nécessite un temps de préparation supplémentaire de celles-ci. De surcroît, pour éviter que la membrane colle au pneu, ce dernier doit être traité par enduction avec un produit anti-collant avant de l'introduire dans le moule de cuisson. Cela implique des manipulations supplémentaires du bandage de pneumatique avant la cuisson qui sont 15 couteuses et prennent du temps. [0007] Pour pallier à ces problèmes, le document EP 1024946 propose un moule de cuisson pour pneumatiques qui est exempt de membrane de cuisson. Le moule selon ce document comprend des anneaux d'étanchéité qui viennent au contact des talons du pneumatique lors de la cuisson pour assurer l'étanchéité du fluide caloporteur sous pression 20 à l'intérieur du pneumatique. Tout en présentant, certes, une durée de cuisson sous pression optimisée, il s'est toutefois avéré qu'une cuisson sans membrane pose de problèmes de moulage qui sont dus principalement à la pénétration du fluide caloporteur sous pression dans les couches de gomme. D'autres problèmes de moulage ont également été constatés, et sont apparu notamment au niveau des soudures des nappes, des bourrelets. Il a également 25 été observé l'apparition du fluage des gommes des différentes nappes au travers des fils de la nappe carcasse. [0008] Un objectif de l'invention est de remédier aux inconvénients des documents précités et d'apporter une solution originale pour permettre de réduire la durée de la cuisson 3064526 - 3 - sous pression d'un pneumatique tout en permettant d'obtenir un pneumatique d'une excellente qualité. [0009] Ce but est atteint par l'invention qui propose une membrane de cuisson pour pneumatique comprenant un corps en une matière souple adapté pour être inséré à 5 l'intérieur d'un bandage de pneumatique dans un moule de cuisson et qui est apte à être expansé de manière à plaquer le bandage contre la surface interne du moule, caractérisée en ce que ledit corps est réalisé à base d'un film en un polymère thermoplastique. [0010] Selon l'invention, on remplace la membrane de cuisson épaisse, en butyle, de l'état de la technique par une membrane de cuisson très fine en étant réalisée à partir d'un 10 film en un polymère thermoplastique. Par film en un polymère thermoplastique, on comprend un film flexible résistant à la chaleur de la cuisson est qui est réalisé sous forme d'une mince couche ou pellicule. Un tel film est choisi de manière à présenter de bonnes propriétés d'extensibilité lui permettant de prendre une forme torique sous la pression du fluide caloporteur introduit à l'intérieur de la membrane lorsque le pneumatique cru est 15 placé dans un moule de cuisson. [0011] Il a ainsi été constaté, lors des tests effectués en laboratoire, que la durée de cuisson sous pression d'un pneumatique de tourisme était réduite d'environ 10%, car l'énergie véhiculée par le fluide caloporteur atteint très rapidement le pneu, l'épaisseur du film étant nettement inférieure à celle d'une membrane usuelle. De surcroît, un tel film 20 polymère résiste à des températures de cuisson supérieures à celles d'une membrane en butyle et, de ce fait, il permet la cuisson à de hautes températures, par exemple de l'ordre de 150° à 180°C. [0012] De préférence, ledit film en un polymère thermoplastique est du type anti- collant. 25 [0013] Ledit film présente de préférence une adhésion limitée au pneumatique, voire à la couche de gomme située le plus à l'intérieur de celui-ci pour pouvoir en être décollé. Par anti-collant, on comprend que la force de pelage du film du pneumatique est de préférence inférieure à 1 N/mm et très préférentiellement inférieure à 0,5 N/mm à 20°C. 3064526 -4- 100141 Avantageusement, ledit film est choisi dans le groupe des films comportant au moins un polymère fluoré. Les polymères fluorés présentent d'excellentes propriétés anticollantes. [0015] De préférence, le polymère fluoré est choisi dans le groupe des polymères 5 comportant un copolymère éthylène-propylène fluoré (FEP), un perfluoroalkoxy (PFA), un copolymère éthylène-tétrafluoroéthylène, (ETFE), ou un polytétrafluoroéthylène (PTFE) et leurs mélanges. [0016] Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le corps de la membrane est réalisé dans un film en un polymère thermoplastique qui est fixé sur les plateaux de support 10 de membrane prévus à cet effet dans une presse de cuisson. En réalisant la membrane en un film de polymère fluoré choisi dans le groupe des polymères comportant FEP ou PFA ou ETFE ou PTFE, on arrive à détacher facilement la membrane du pneumatique sans devoir procéder à une étape d'enduction du pneumatique cru avec un produit anti-collant préalablement à la cuisson. 15 [0017] Il a également été constaté que, en utilisant un tel film, le pneumatique était bien moulé en tout point sans que les nappes aient subi de déplacement relatif ou de fluage. Il a été observé, de manière surprenante, que même en utilisant un film lisse (non texturé), donc en absence de sillons d'évacuation d'air sur la membrane, le pneumatique était bien moulé, l'aspect intérieur du pneu étant donc très lisse. Cela est dû à la capacité de glissement du 20 film polymère, l'air occlus arrive à glisser le long de la paroi du film lors du déploiement de la membrane. [0018] De préférence, l'épaisseur dudit film est inférieure à 0,1mm. Et encore plus préférentiellement l'épaisseur dudit film est comprise entre 25 et 50p.m. [0019] Un film de cette épaisseur est suffisamment mince pour ne pas être 25 thermiquement inerte tout en ayant une bonne résistance aux sollicitations mécaniques. [0020] Avantageusement, ledit film est extensible dans plusieurs directions et il a une capacité d'allongement d'au moins 300% dans chaque direction. 3064526 -5- 100211 Par plusieurs directions on comprend au moins la direction d'étirage du film lors de sa fabrication (plan ou tube) et une direction perpendiculaire à celle-ci. Cela permet à la membrane de s'étendre en prenant la forme d'un tore, de se replier ensuite et cela lors de plusieurs cycles de cuisson. De plus, un tel film qui a une grande capacité de déformation 5 permet de s'adapter à différentes dimensions de pneumatique et, de ce fait, de réduire le nombre de références de membranes de cuisson nécessaires en usine. [0022] De préférence, la conductivité thermique dudit film est supérieure à 0,1W/m/K. [0023] Avantageusement, ledit corps a une forme générale tubulaire de diamètre inférieur au diamètre interne du bandage de pneumatique et de longueur au moins égale à la 10 distance comprise entre ses tringles. [0024] Une telle membrane peut alors s'adapter, de par la déformation du film tubulaire, à plusieurs dimensions de pneumatiques. [0025] L'objectif de l'invention est également atteint avec un dispositif de vulcanisation d'un pneumatique à l'aide d'un moule de cuisson et d'un fluide caloporteur qui agit à 15 travers une membrane de cuisson pour plaquer le bandage de pneumatique contre la surface interne du moule, dans lequel la membrane est réalisée selon l'invention. [0026] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un pneumatique, comportant les étapes suivantes : - on confectionne un bandage de pneumatique cru par assemblage sur un tambour 20 rotatif d'au moins : une couche interne étanche au gaz, une nappe carcasse, une nappe de renfort et une bande de roulement et par conformation en forme de tore ; - on place le bandage dans un moule de cuisson ; - on réalise la cuisson du pneumatique à l'aide d'un fluide caloporteur introduit à l'intérieur du moule de cuisson pour plaquer ledit bandage contre la surface interne du 25 moule en agissant sur la face interne d'une membrane réalisée à base d'un film en un polymère thermoplastique. 3064526 -6- 100271 Dans une variante avantageuse de l'invention, ladite membrane constitue la première couche disposée le plus à l'intérieur lors de la confection dudit bandage. [0028] Ainsi, un tel film en un polymère thermoplastique fait partie du bandage de pneumatique (ou appelé également pneumatique cru) en étant réalisé par exemple par 5 empilage de différentes couches de gomme, renforcées ou pas, sur un tambour d'assemblage rotatif Le film fait donc partie de l'ensemble bandage de pneumatique et il est solidaire de ce dernier lorsqu'il est introduit dans un moule de cuisson. Le moule de cuisson est dans ce cas exempt de membrane de cuisson et est conçu de manière à assurer l'étanchéité avec le film du bandage avant l'introduction du fluide caloporteur sous pression 10 à l'intérieur du bandage, ce film formant dans ce cas la membrane de cuisson car il contient le fluide caloporteur sous pression. [0029] L'objectif de l'invention est également atteint avec un bandage de pneumatique comportant plusieurs couches disposés successivement radialement à partir de l'intérieur vers l'extérieur du bandage dont au moins une couche de gomme intérieure étanche au gaz, 15 une nappe carcasse, au moins une nappe de renfort et une bande de roulement, ainsi que deux tringles, caractérisé en ce que la couche disposée le plus à l'intérieur est une membrane s'étendant sur une distance au moins égale à la distance entre les deux tringles et qui est réalisée à base d'un film en un polymère thermoplastique. [0030] L'invention sera mieux comprise grâce à la suite de la description, qui s'appuie 20 sur les figures suivantes : les figures la à lc illustrent par des demi vues en coupe les phases de déploiement d'une membrane de cuisson à l'intérieur d'un moule selon l'état de la technique; la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un moule de cuisson comprenant une membrane selon l'état de la technique ; 25 la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un moule de cuisson comprenant une membrane de cuisson selon l'invention ; la figure 4 est une vue à échelle agrandie du détail D de la figure 3 ; 3064526 -7- - les figures 5a et 5b sont des vues en perspective illustrant des membranes de cuisson de l'invention ; les figures 6a à 6c illustrent de manière schématique des exemples de dimensionnement des membranes de l'invention pour différents pneumatiques. 5 la figure 7 illustre par une vue en coupe un pneumatique cru selon une variante de réalisation de l'invention. [0031] Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent la même référence. Leur description n'est donc pas systématiquement reprise. [0032] Afin de mieux décrire l'invention, on a représenté en figures la à lc les 10 différentes phases de déploiement d'une membrane de cuisson 10' de l'état de la technique à l'intérieur d'un bandage 1 de pneumatique cru (ou ébauche de pneumatique) disposé dans un moule de cuisson 100. Le moule de cuisson 100 présente une forme générale de symétrie de révolution d'axe central 101 et le bandage 1 est centré sur ce dernier. Le moule de cuisson est disposé à l'intérieur d'une presse de cuisson qui fournit l'actionnement en 15 fermeture/ouverture du moule et l'alimentation en fluide caloporteur. [0033] Dans ce qui suit, une direction axiale désigne une direction parallèle à l'axe central 101 du moule, une direction radiale désigne une direction perpendiculaire à l'axe central, un plan radial désigne un plan contenant l'axe central et une direction radiale, et une direction circonférentielle désigne une direction perpendiculaire au plan radial. 20 [0034] Un bandage de pneumatique est obtenu par empilage de différentes nappes à base de caoutchouc et différents composants sur un tambour rotatif suivi d'une conformation en une forme toroïdale de l'ensemble. Les nappes appliquées sur le tambour pour obtenir un bandage de type radial sont dans l'ordre : une nappe de caoutchouc butyle qui forme la gomme interne étanche au gaz de gonflage, une nappe carcasse à base de fils de 25 renforts noyés dans la gomme qui assure la tenue mécanique du pneumatique, suivie de l'agencement des tringles, éventuellement des profilés de bourrage tringles, ensuite des flancs, de la ceinture de renfort et de la bande de roulement. Une fois conformé en forme de 3064526 - 8 - tore, le bandage est placé à l'intérieur d'un moule de cuisson dont la cavité interne présente la forme et les dimensions du pneumatique fini. [0035] La figure la illustre le bandage disposé à l'intérieur du moule, ce dernier étant fermé et la membrane non déployée. La figure lb illustre l'étape suivante lors de laquelle on 5 commence à introduire le fluide caloporteur sous pression et la membrane commence à se déployer à l'intérieur du bandage, la cuisson n'ayant pas encore commencé. La figure 1 c illustre la position complètement déployée de la membrane, le bandage étant poussé par la membrane et se trouve au contact de la surface interne du moule, position qui correspond à la phase de cuisson. 10 [0036] Plus particulièrement, le moule 100 comprend plusieurs secteurs 105 disposés côte-à-côte dans la direction circonférentielle. La surface interne des secteurs définit, avec celle des coquilles 106, 107 et des anneaux de moulage des bourrelets108, 109, une cavité interne 102 de réception du bandage au sein du moule. Le moule est ouvert, respectivement fermé, par déplacement axial d'au moins l'un des plateaux 110, 111 de la presse de cuisson 15 et de déplacement radial des secteurs 105 du moule. Le moule de cuisson est du type connu et n'est pas décrit plus en détail. [0037] La membrane 10' de cuisson comprend un corps de forme générale tubulaire qui est monté par ses extrémités longitudinales à un support au sein de la presse. La membrane 10' de cuisson comporte ainsi un corps 10'a pourvu de deux talons 11 qui sont ancrés sur 20 deux plateaux de support de membrane 12 et 13 grâce à deux flasques 14. Une tige 15 montée à coulissement déplace un plateau de support de membrane par rapport à l'autre afin de permettre le déploiement et le repli de la membrane 10' et de pouvoir la séparer du pneumatique cuit. La membrane contient le fluide caloporteur qui est par exemple la vapeur ou un gaz neutre, tel l'azote. Le fluide caloporteur est introduit à l'intérieur de la membrane 25 et extrait de celle-ci via un conduit 16. En fonctionnement, la membrane est déployée à l'intérieur du pneumatique et elle est repliée jusqu'à être contenue dans l'espace situé radialement à l'intérieur des bourrelets. [0038] La figure 2 illustre de manière schématique, par une vue en coupe, un moule 100 comportant des secteurs 105, une couronne de frettage 112 pour déplacer radialement 3064526 - 9 - les secteurs et une membrane 10' de l'état de la technique. La membrane 10' est illustrée dans 3 positions : une première dans laquelle elle est repliée à l'intérieur des bourrelets, une position intermédiaire de déploiement à l'intérieur du bandage de pneumatique qui correspond au début d'injection de fluide caloporteur et une dernière dans laquelle elle 5 plaque le pneumatique contre la surface interne du moule 100 et qui correspond à l'étape de cuisson. [0039] La figure 3 illustre le moule 100 de la figure 2 comportant une membrane 10 conformément à l'invention. La membrane 10 est illustrée dans deux positions de fonctionnement : une position repliée dans l'espace situé entre les bourrelets du bandage 10 dans laquelle celui-ci peut être déplacé par rapport au moule et une position complétement expansée qui correspond à la position qu'elle prend lors de a cuisson du pneumatique. Selon l'invention, le corps 10a de la membrane 10 est réalisé à base d'un film en un polymère thermoplastique. [0040] Selon un aspect avantageux de l'invention, ledit film est choisi dans le groupe 15 des films comportant au moins un polymère fluoré. [0041] De préférence, ledit polymère comprend un copolymère éthylène-propylène fluoré (FEP). Un tel film a la propriété de tenir bien en température et présente de très bonnes propriétés anti-collantes. aussi de ne pas coller (souvent utiliser pour la réticulation de composites). Il est très souple, en étant extensible avec une faible rigidité et a un 20 comportement plastique, il a un coefficient de frottement très bas, il est non hygroscopique (absorption d'eau REVENDICATIONS1. Membrane (10) de cuisson pour pneumatique comprenant un corps (10a) en une matière souple adapté pour être inséré à l'intérieur d'un bandage de pneumatique (1) dans un moule de cuisson (100) et qui est apte à être expansé de manière à plaquer le bandage contre la surface interne du moule, caractérisée en ce que ledit corps (10a) est réalisé à base d'un film en un polymère thermoplastique. 2. Membrane selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit film en un polymère thermoplastique est du type anti-collant. 3. Membrane selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit film est choisi dans le groupe des films comportant au moins un polymère fluoré. 4. Membrane selon la revendication 3, caractérisée en ce que le polymère fluoré est choisi dans le groupe des polymères comportant un copolymère éthylène-propylène fluoré (FEP), un perfluoroalkoxy (PFA), un copolymère éthylène-tétrafluoroéthylène, (ETFE), ou un polytétrafluoroéthylène (PTFE) et leurs mélanges. 5. Membrane selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur dudit film est inférieure à 0,1mm. 6. Membrane selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur dudit film est comprise entre 25 et 501.1m. 7. Membrane selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit film est extensible dans plusieurs directions et il a une capacité d'allongement d'au moins 300% dans chaque direction. 8. Membrane selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la conductivité thermique dudit film est supérieure à 0,1W/m/K. 3064526 - 15 - 9. Membrane selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit corps (10a) a une forme générale tubulaire de diamètre inférieur au diamètre interne du bandage de pneumatique (1) et de longueur au moins égale à la distance comprise entre ses tringles. 5 10. Dispositif de vulcanisation de pneumatique à l'aide d'un moule de cuisson (100) et d'un fluide caloporteur qui agit à travers une membrane de cuisson pour plaquer un bandage de pneumatique (1) contre la surface interne du moule, caractérisé en ce qu'il comprend une membrane (10) selon l'une des revendications précédentes. 11. Procédé de fabrication de pneumatique, comportant les étapes suivantes : 10 - on confectionne un bandage de pneumatique (1) par assemblage sur un tambour rotatif d'au moins : une couche de gomme intérieure (9) étanche au gaz, une nappe carcasse (6), une nappe de renfort (7) et une bande de roulement (3) et par conformation en forme de tore ; - on place le bandage de pneumatique (1) dans un moule de cuisson (100) ; 15 - on réalise la cuisson du pneumatique à l'aide d'un fluide caloporteur introduit à l'intérieur du moule de cuisson pour plaquer ledit bandage contre la surface interne du moule en agissant sur la face interne d'une membrane (10) réalisée à base d'un film en un polymère thermoplastique. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite membrane (10) 20 constitue la première couche disposée le plus à l'intérieur lors de la confection dudit bandage. 13. Bandage de pneumatique comportant plusieurs couches disposés successivement radialement à partir de l'intérieur vers l'extérieur du bandage dont au moins une couche de gomme intérieure (9) étanche au gaz, une nappe carcasse (6), au moins une nappe de renfort (7) et une bande de roulement (3), ainsi que deux tringles (4a, 4b), caractérisé en ce que la couche disposée le plus à l'intérieur est une membrane (10) 3064526 - 16 - s'étendant sur une distance au moins égale à la distance entre les deux tringles et qui est réalisée à base d'un film en un polymère thermoplastique.