Brevet FR3064527A1 — publié le 20181005

- 1 - MEMBRANE DE CUISSON POUR 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 de cuisson. Les parois externes de l'enveloppe sont plaquées contre les parois internes du moule de cuisson au moyen d'une membrane de cuisson expansible sous l'effet d'un fluide sous pression. Le dessin de la bande de roulement des garnitures du moule et celui des coquilles s'imprime sur l'enveloppe crue qui est vulcanisée à l'aide de la chaleur. La membrane de cuisson se déploie à l'intérieur de ro l'enveloppe crue avant la cuisson et elle se replie à la fin. De ce fait, des mouvements relatifs se produisent entre la membrane et l'enveloppe crue et cuite, ce qui est susceptible de produire des déformations de l'enveloppe et l'usure de la membrane. Pour prévenir cela, il faut empêcher l'adhésion de l'enveloppe à la membrane de cuisson, ce qui est fait habituellement en traitant l'enveloppe crue par enduction avec une solution à propriétés 15 anti-collantes, par exemple à base de polymères de silicone, connue sous le nom de « badigeon ». Un tel traitement doit être fait avant la cuisson, par un opérateur qui travaille sur un poste dédié, en sortie du procédé d'assemblage. Cette opération s'avère très consommatrice de temps et de main d'oeuvre. [0003] Pour pallier à ce problème, le document FR 2495181 propose d'appliquer un 20 traitement à la membrane de cuisson. Ainsi, on enduit la membrane d'une composition de lubrifiant comportant un mélange de bentonite, d'un polydiméthylsiloxane, d'un polyéthylène glycol et de tensioactifs. Cette composition est une émulsion ou une dispersion aqueuse qu'on pulvérise sur la surface externe de la membrane et qu'on fait ensuite sécher. Il a toutefois été constaté qu'au-delà de 6 à 9 cycles de vulcanisation, la membrane a 25 tendance à coller à l'enveloppe. De ce fait il faut l'enduire à nouveau, ce qui à pour conséquence des coupures dans le processus de fabrication et donc une productivité moindre. 3064527 -2- 100041 Le document US 4863650 propose une solution pour remédier à ce problème, solution qui consiste à traiter la surface de la membrane pour la rendre rugueuse et à lui appliquer un film à base de composés de silicone qui qui polymérisent sous l'influence de l'humidité ou de la chaleur pour former des polymères réticulés adhérant à la surface de la 5 membrane. Une telle membrane permet de réaliser environ 300 cycles de cuissons. Cette solution s'avère, certes, plus avantageuse que la précédente, mais le film qui lui est appliqué ne résiste toutefois pas aux nombreuses sollicitations et agressions à laquelle elle est soumise lors des différentes phases des cycles de cuisson. On sait notamment qu'elle subit de nombreux cycles de dilatations/rétractions et que des frottements se produisent à l'interface avec l'enveloppe crue et cuite, ce qui a tendance à abraser le film. [0005] Un objectif de l'invention est de remédier aux inconvénients des documents précités et de proposer une solution pour améliorer la durée de vie d'une membrane de cuisson traitée pour permettre le moulage et le démoulage facile d'un pneumatique. [0006] Cet objectif est atteint par l'invention qui propose une membrane de cuisson pour pneumatique ayant une forme de révolution autour d'un axe central et comportant une paroi flexible en caoutchouc réticulé, caractérisée en ce que la surface de ladite paroi est recouverte, en absence de gonflement, d'un film de revêtement en une composition antiadhérente d'épaisseur variable sur ladite surface. [0007] Selon l'invention, on recouvre d'un film formé d'une ou plusieurs couches de revêtement anti-adhérent la surface de la membrane de cuisson de manière à privilégier les zones de la membrane qui sont le plus sollicitées. Autrement dit, ces zones sont recouvertes d'une couche anti-adhérente d'épaisseur supérieure aux autres. Ceci permet d'avoir une même tenue dans le temps du revêtement sur toute la surface de la membrane pour éviter le risque de détérioration et, par conséquent, celui d'apparition de points de rupture pouvant mener à une perte d'efficacité du revêtement. [0008] De manière utile, ledit film de revêtement est élastique. Cela permet au film de s'allonger et de suivre les déformations de la membrane lors de son déploiement. 3064527 -3- 100091 De préférence, ladite paroi a une épaisseur variable et l'épaisseur du film de revêtement varie de manière inversement proportionnelle avec l'épaisseur de la paroi. [0010] Ceci permet d'obtenir une épaisseur de revêtement constante, quelle que soit la zone de la membrane, en position déployée de celle-ci. En effet, lors de son déploiement, la 5 membrane s'allonge pour arriver à quasiment doubler son volume. Le film de revêtement de l'invention permet, de par son élasticité, de s'allonger pour suivre la déformation de la membrane. De plus, le film de revêtement est plus épais aux endroits où la paroi de la membrane est plus fine, car c'est cette paroi qui subira la plus grande déformation. Or, l'épaisseur du film de revêtement doit être constante lors du déploiement de la membrane à 10 l'intérieur de l'ébauche afin qu'elle puisse résister aux agressions et frottements en tout point de sa surface, tout en optimisant le dépôt des couches anti-adhérentes. En effet, cela permet d'optimiser chaque mm2 de surface du film de revêtement pour en utiliser toujours moins. [0011] Avantageusement, le rapport des épaisseurs de la paroi de la membrane dans 15 deux zones contiguës à l'état non gonflé est égal au rapport des épaisseurs du film de revêtement. Cela permet d'obtenir un film de revêtement d'épaisseur uniforme sur toute la surface de la membrane lorsqu'elle est déployée. [0012] De préférence, la surface externe de ladite paroi est recouverte d'un film de revêtement externe. En effet, on recouvre la surface qui vient en contact avec l'enveloppe 20 crue et cuite et qui subit des fortes sollicitations de frottement lors du déploiement et de la rétraction de la membrane. [0013] Avantageusement, la surface interne de ladite paroi est recouverte d'un film de revêtement interne. Il s'est avéré, lors des tests effectués en laboratoire, que recouvrir également la paroi interne par dépôt d'une ou plusieurs couches de revêtement de la 25 membrane permettait d'allonger sa durée de vie. [0014] De préférence, la composition du film de revêtement interne est différente de celle du film de revêtement externe. La surface externe de la membrane doit résister aux actions mécaniques de frottement au contact de l'enveloppe, alors que la surface interne 3064527 - 4 - subit l'hydrolyse et l'action de la température de la vapeur d'eau. De ce fait, on choisit les compositions des films de revêtement en conséquence. [0015] Le but de l'invention est également atteint avec un procédé de fabrication d'une membrane de cuisson pour pneumatique ayant une forme de révolution autour d'un axe 5 central et comportant une paroi flexible en caoutchouc réticulé, dans lequel on recouvre la surface de la paroi flexible de la membrane de cuisson avec une composition anti-adhérente, caractérisé en ce que l'on effectue un dépôt d'épaisseur variable de ladite composition sur ladite paroi. [0016] De préférence, on effectue ledit dépôt de composition anti-adhérente par 10 pulvérisation à l'aide d'un pistolet de peinture et en déplaçant axialement et radialement ledit pistolet par rapport à la membrane lors de la rotation de celle-ci. [0017] Avantageusement, l'épaisseur dudit film varie avec le rapport entre la vitesse de déplacement axial du pistolet de peinture et la vitesse de rotation de la membrane. [0018] L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un pneumatique 15 qui utilise une membrane de cuisson selon l'invention. [0019] L'invention sera mieux comprise grâce à la suite de la description, qui s'appuie sur les figures suivantes : - la figure 1 est une vue schématique d'une installation qui réalise le dépôt d'un revêtement sur une membrane de cuisson de l'invention ; 20 - la figure 2a est une vue en coupe d'une membrane de cuisson non recouverte de revêtement en position non déployée et la figure 2b est une vue en coupe de la membrane de la figure 2a en position déployée ; - la figure 3a est une vue en coupe d'une membrane de cuisson recouverte d'un film de revêtement à l'extérieur en position non déployée, la figure 3b est une vue en coupe 25 de la membrane de la figure 3a en position déployée et les figures 3c et 3d sont des 3064527 - 5 - vues des détails A et B à échelle agrandie de la membrane illustrée aux figures 3a et 3b; la figure 4a est une vue en coupe d'une membrane de cuisson recouverte de film de revêtement à l'extérieur et à l'intérieur en position non déployée, la figure 4b est une 5 vue en coupe de la membrane de la figure 4a en position déployée et les figures 4c et 4d sont des vues des détails C et D à échelle agrandie de la membrane illustrée aux figures 4a et 4b. [0020] Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent la même référence. Leur description n'est donc pas systématiquement reprise. 10 [0021] Les figures 2a et 2b illustrent par des vues en coupe axiale la moitié d'une membrane de cuisson 1, qui a une forme de révolution autour d'un axe central 8, avant d'être recouverte de couche de revêtement anti-adhérent. La membrane de cuisson 1 comporte une paroi flexible et est réalisée en un caoutchouc de type butyle. La membrane de cuisson 1 est illustrée à l'état non déployé à la figure 2a, elle a une forme générale 15 tubulaire de section axiale ovale. La membrane présente une partie centrale 2 d'épaisseur constante délimitée axialement par deux zones d'extrémité 3 se terminant chacune par un talon 4. [0022] Dans ce qui suit, une direction axiale désigne une direction parallèle à l'axe central 8 de la membrane, une direction radiale désigne une direction perpendiculaire à l'axe 20 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. [0023] En fonctionnement, la membrane de cuisson 1 est fixée par les talons 4 aux flasques des plateaux supérieur et inférieur d'une presse de cuisson (non représentés) et, lorsqu'on lui injecte le fluide caloporteur sous pression, elle gonfle et prend une forme 25 générale toroïdale (figure 2b) à l'intérieur de l'enveloppe à vulcaniser placée, elle dans un moule disposé dans la presse de cuisson. [0024] Lorsqu'elle se déploie sous l'effet de la pression du fluide caloporteur, sa paroi flexible s'étend jusqu'à plaquer l'enveloppe crue contre les parois rigides du moule de 3064527 - 6 - cuisson. De ce fait, l'épaisseur de la paroi de la membrane diminue dans la zone centrale 2 et dans les zones d'extrémité 3 de manière proportionnelle à la pression appliquée. Ainsi, lors d'un dépôt de couche ou film de revêtement anti-adhérent d'épaisseur constante sur la membrane non déployée, lors du gonflement de celle-ci, le film de revêtement peut se 5 rompre ou se fissurer. De telles fissures ou discontinuités dans le film de revêtement peuvent créer des points d'accroche de l'enveloppe crue ou cuite sur la membrane, ce qui a pour conséquence l'apparition des défauts dans le pneumatique et la détérioration de la membrane de cuisson. [0025] Pour pallier à ce problème, l'invention propose une membrane de cuisson io comportant, à l'état étiré mais non gonflé, un film de revêtement en une composition anti- adhérente d'épaisseur variable appliquée de préférence sur la surface utile de la membrane. Par surface utile on comprend la surface de la membrane destinée au contact du pneumatique et qui se trouve hors de sa partie de fixation constituée par la zone des talons 4. Par état étiré de la membrane, on comprend l'état dans lequel elle est tendue pour garder 15 la forme illustrée à la fig. 2a, sans former des plis. [0026] Dans un mode de réalisation de l'invention, le film de revêtement en une composition anti-adhérente est appliqué directement sur la surface de la membrane de cuisson. [0027] La figure 1 illustre une installation 100 permettant de réaliser un dépôt d'une ou 20 plusieurs couches de revêtement sur une membrane de cuisson 1. La membrane est supportée par un dispositif 10 comportant un moteur électrique 11 d'entraînement en rotation autour de l'axe central 8 d'un fût 13, via un arbre rotatif 12, fût sur lequel est enfilée et fixée la membrane 1. Le fût 13 est réalisé de manière à pouvoir tendre (par exemple par gonflage) la membrane 1 afin de s'assurer qu'il n'y a pas de plis afin de pouvoir 25 obtenir un dépôt uniforme de la couche de revêtement. L'installation comprend également un bras robotisé 20 qui comporte à son extrémité un pistolet de peinture 21 (par exemple un pistolet électrique) et une torche plasma 22 agencés côte-à-côte sur un plateau 23 commun. Le bras robotisé 20 est amené à se déplacer en direction axiale et radiale par rapport à l'axe 8 de manière à balayer la surface externe de la membrane de cuisson 1. 3064527 -7- 100281 La torche plasma 22 est utilisée pour réaliser un traitement de la surface de la membrane préalablement au dépôt de revêtement afin d'améliorer la mouillabilité ainsi que l'adhérence de celui-ci. En effet, la première fonction de la torche plasma est d'augmenter l'énergie de surface de la membrane par destruction des composés organiques et 5 d'activation de la surface. La deuxième fonction du plasma est de créer des groupes réactifs permettant aux molécules du revêtement d'adhérer à la surface de la membrane. Le plasma utilisé dans le dispositif de l'invention est un plasma air ou un plasma d'oxygène à basse pression. Un tel plasma permet de remplacer les atomes hydrogènes par des atomes d'oxygène qui fournissent d'électrons de valence libre pour la liaison avec les molécules du 10 revêtement. [0029] Le choix de l'utilisation d'une torche plasma avant le dépôt du revêtement se fait en fonction de la nature de celui-ci. Ainsi, certains revêtements, par exemple les revêtements dont la composition est à base de silicone, présentent une capacité d'adhérence suffisante à la membrane et, dans ce cas, l'utilisation d'une torche plasma n'est plus 15 nécessaire. D'autres revêtements, tels les revêtements à base d'élastomères époxydes reticulables nécessitent un traitement initial par plasma. [0030] En fonctionnement, on installe la membrane 1 sur le fût 13, on la tend légèrement et on la fixe sur le fût. On entraîne en rotation le fut 13 avec la membrane 1 autour de l'axe central 8 et on déplace le bras robotisé 20 en direction axiale et radiale par 20 rapport à l'axe 8 de manière à ce qu'il suive le profil de la membrane 1. Le pistolet 21 dépose une ou plusieurs couches de revêtement anti-adhérent sur la membrane 1, d'épaisseur prédéterminée, tel qu'il sera expliqué dans ce qui suit. Lorsque le revêtement a été déposé sur la membrane 1, on arrête l'alimentation du pistolet 21 et on immobilise le bras robotisé 20. On active un élément chauffant 30, par exemple du type à lampe 25 infrarouge, et on maintient la rotation du ffit 13 autour de l'axe 8. Un dispositif d'aspiration 40 est prévu pour éliminer les fumées résultant de la polymérisation du revêtement antiadhérent. Lorsque le revêtement est polymérisé, on arrête l'installation 100 et on retire la membrane 1 du fût 13. Si l'on souhaite, de plus, réaliser un revêtement anti-adhérent à l'intérieur de la membrane, on retourne la membrane de manière à exposer sa surface 3064527 - 8 - intérieure à l'action du bras robotisé 20 et on effectue la même opération que celle décrite auparavant et relative au dépôt d'un film de revêtement à l'extérieur de la membrane. [0031] La figure 3a illustre une membrane de cuisson 1 dont la surface externe recouverte d'un film 7 qui est un film de revêtement externe 7a. Tel que mieux visible dans 5 la vue de détail de la figure 3c, la partie centrale 2 de la membrane 1 a une épaisseur m2 et le film de revêtement une épaisseur 12, alors que la partie d'extrémité 3 de la membrane a une épaisseur ml et le film de revêtement une épaisseur fi. Les épaisseurs sont choisies de manière à ce que ml*fl=m2*f2. A titre d'exemple, l'épaisseur de la membrane ml en zone centrale est de 5mm, l'épaisseur du film fi dans la même zone est de 421.1m et l'épaisseur de 10 la membrane m2 en zone d'extrémité est de 7mm et l'épaisseur du film f2 dans la même zone est de 301.1m. [0032] La figure 3b illustre la membrane 1 de la figure 3a en position déployée. Tel que mieux visible à la figure 3d, l'épaisseur du film 7 est constante sur le profil externe de la membrane déployée. 15 [0033] La figure 4a illustre la membrane de cuisson 1 de la figure 3a recouverte, de plus, d'un film de revêtement interne 7b. De manière similaire, le même rapport d'épaisseurs est respecté entre l'épaisseur du film de revêtement interne et l'épaisseur de la paroi de la membrane dans les zones centrale 2 et d'extrémité 3. [0034] La figure 4b illustre la membrane 1 de la figure 4a en position déployée. Tel que 20 mieux visible à la figure 4c, l'épaisseur du film 7 est constante sur le profil externe et interne de la membrane déployée. [0035] La membrane représentée aux figures annexées est illustrée à titre d'exemple. On connaît différents types de membranes de cuisson dans l'état de la technique avec des géométries différentes, notamment avec des épaisseurs variables de leur paroi flexible. Lors 25 de leur revêtement avec un film en une composition anti-adhérente selon l'invention, l'épaisseur du film 7 de revêtement varie de manière inversement proportionnelle avec l'épaisseur de la paroi en tout point de la surface utile de celle-ci à l'état non gonflé de la membrane. 3064527 -9- 100361 Dans une variante de réalisation de l'invention, la composition du matériau de revêtement est une composition de silicone durcissable en présence d'eau ou d'humidité de l'air. Une telle composition est du type telle que décrite dans le document WO 2015/082837. 5 [0037] Dans une autre variante de réalisation de l'invention, la composition du matériau de revêtement est une composition de caoutchouc comprenant un élastomère époxyde réticulé par un polyacide carboxylique. Une telle composition est du type telle que décrite dans le document WO 2015/193315 au nom de la demanderesse. [0038] De préférence, la composition du matériau de revêtement interne de la 10 membrane est une composition à base de silicone qui résiste à l'hydrolyse. [0039] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on revêt directement la membrane d'une couche de primaire d'adhésion. On revêt ensuite directement la couche de primaire d'adhésion par une couche de composition de revêtement anti-collant selon l'invention. 15 [0040] Le film de revêtement a une épaisseur comprise entre 5 et 1001.1m et de préférence comprise entre 15 et 301.1m. Il est de préférence réalisé par des dépôts successifs de plusieurs couches superposées. Le film est élastique, il a une capacité d'allongement comprise entre 200 et 300 % et une dureté Shore A comprise entre 0 et 40. [0041] L'épaisseur du film interne de revêtement est différente de celle du film externe 20 de revêtement, et elle est de préférence inférieure à 301.1m. [0042] On recouvre la surface externe de la paroi de la membrane d'un revêtement externe à l'aide du dispositif tel que décrit en référence à la figure 1. Pour réaliser le dépôt de revêtement à épaisseur variable sur la surface externe latérale de la paroi, on déplace le bras robotisé 20 selon une trajectoire prédéterminée programmée dans la mémoire de 25 l'automate. La trajectoire est corrélée avec un nombre de passages prédéterminé afin d'obtenir un dépôt d'épaisseur variable sur la paroi. Le pistolet de peinture 21 dépose ainsi par déplacements successifs le long de la paroi de la membrane, lors de la rotation de celle-ci, le nombre de couches nécessaires pour réaliser un film d'épaisseur variable. On choisit 3064527 - 10 - les paramètres de celui-ci en fonction de type de revêtement A titre d'exemple, on utilise un pistolet de peinture comportant une buse ayant un diamètre de l'orifice de sortie de 0,9mm, à une pression d'atomisation de 2,5 bars et on pulvérise les particules de la composition de revêtement à une distance d'environ 160 à 180 mm par rapport à la surface de la membrane. 5 Le jet a une largeur de 60mm et on déplace le jet d'un pas d'environ 30mm par tour de rotation de la membrane jusqu'à obtenir le film d'épaisseur souhaitée. [0043] On recouvre ainsi une membrane de cuisson d'un film d'épaisseur variable sur sa surface externe et interne. On fixe ensuite la membrane de cuisson par ses talons sur les plateaux de support de la membrane au sein d'une presse de cuisson. La membrane peut 10 alors venir au contact de l'ébauche de pneumatique sans adhérer à celle-ci et sans devoir enduire au préalable de produit anti-collant la surface interne de l'ébauche de pneumatique avant la cuisson lors de la fabrication d'un pneumatique. Dans les tests effectués en laboratoire, il s'est avéré que le revêtement ainsi obtenu résiste à de nombreux cycles de cuisson. 15 [0044] D'autres variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être envisagés sans sortir du cadre de ses revendications. [0045] On peut envisager de déposer un revêtement anti-adhérent d'épaisseur variable dans la zone centrale de la membrane de manière à renforcer les zones les plus sollicitées de la membrane, par exemple la zone des épaules, car il s'agit de la zone de la membrane 20 présentant les déformations les plus importantes (jusqu'à 40% d'élongation). REVENDICATIONS1. Membrane de cuisson (1) pour pneumatique ayant une forme de révolution autour d'un axe central (8) et comportant une paroi flexible en caoutchouc réticulé, caractérisée en ce que la surface de la paroi est recouverte, en absence de gonflement, d'un film (7) de revêtement en une composition anti-adhérente d'épaisseur variable sur ladite surface. 2. Membrane selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit film (7) de revêtement est élastique. 3. Membrane selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite paroi a une épaisseur variable et en ce que l'épaisseur du film (7) de revêtement varie de manière inversement proportionnelle avec l'épaisseur de la paroi. 4. Membrane selon la revendication 3, caractérisée en ce que le rapport des épaisseurs de la paroi de la membrane dans deux zones contiguës est égal au rapport des épaisseurs du film de revêtement dans les mêmes zones. 5. Membrane selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la surface externe de ladite paroi est recouverte d'un film de revêtement externe (7a). 6. Membrane selon la revendication 5, caractérisée en ce que la surface interne de ladite paroi est recouverte d'un film de revêtement interne (7b). 7. Membrane selon la revendication 6, caractérisée en ce que la composition du film de revêtement interne (7b) est différente de celle du film de revêtement externe (7a). 8. Procédé de fabrication d'une membrane de cuisson (1) pour pneumatique ayant une forme de révolution autour d'un axe central (8) et comportant une paroi flexible en caoutchouc réticulé, dans lequel on recouvre la surface de la paroi flexible avec un film en une composition anti-adhérente, caractérisé en ce que l'on effectue un dépôt d'épaisseur variable de ladite composition sur ladite paroi. 3064527 - 12 - 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on effectue ledit dépôt de composition anti-adhérente par pulvérisation à l'aide d'un pistolet de peinture (21) et en déplaçant axialement et radialement ledit pistolet par rapport à la membrane lors de la rotation de celle-ci. 5 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'épaisseur dudit film varie avec le rapport entre la vitesse de déplacement axial du pistolet de peinture (21) et la vitesse de rotation de la membrane. 11. Procédé de fabrication d'un pneumatique, caractérisé en ce qu'on utilise une membrane de cuisson selon les revendications 1 à 7. 10