Brevet FR3077757A1 — publié le 20190816

- 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 ébauche de pneumatique à l'intérieur d'un moule de cuisson. Les parois externes de l'ébauche de pneumatique sont plaquées contre les parois internes rigides du moule de cuisson à l'aide d'une membrane de cuisson souple qui se déploie à l'intérieur de l'ébauche 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 ainsi sur l'enveloppe crue qui est vulcanisée à l'aide de la chaleur. La membrane de cuisson se déploie à l'intérieur de l'enveloppe crue avant la cuisson et elle se replie à la fin de la cuisson, elle doit résister aux sollicitions mécaniques, en température, à l'usure et elle doit pouvoir se détacher facilement du pneumatique cuit. [0003] Une ébauche de pneumatique crue est obtenue généralement par enroulement et poses successives de divers composants à base d'élastomères, notamment des nappes, bandelettes renforcés ou pas, des tringles et leurs protections, sur un tambour de confection rotatif Lors de la confection, l'air est emprisonné entre les différentes couches et composants de l'ébauche et ressort lorsque l'ébauche est soumise à la pression de vulcanisation. Pour ceci, le moule de vulcanisation présente des orifices d'évent pour laisser passer l'air qui sort à l'interface entre la surface externe de l'ébauche et les parties rigides du moule de cuisson. La surface interne de l'ébauche est au contact, elle, d'une membrane de cuisson souple et étanche car elle renferme le fluide caloporteur qui assure également la mise en pression et le déploiement de la membrane. Comme pour la surface externe de l'ébauche, l'air emprisonné entre la surface interne du pneumatique et la membrane de cuisson doit être évacué pour éviter l'apparition des poches d'air qui peuvent provoquer, lorsque présents, des défauts sur la surface interne du pneumatique cuit. Ces défauts sont généralement des soufflures présentes sur la surface interne du pneumatique ou même dans la structure interne du pneumatique, ce qui mène à des défauts d'aspect, à la perte de performance du pneumatique, voire même à la décohésion des couches internes du pneumatique. -2- 100041 Afin de permettre l'évacuation de l'air présent entre la surface interne du pneumatique et la membrane de cuisson, cette dernière est munie de rainures d'évacuation d'air. Ces rainures sont souvent réalisées sous forme des canaux hélicoïdaux disposés à des intervalles réguliers sur la surface externe de la membrane, dans la direction circonférentielle 5 de celle-ci, entre la zone centrale définie par le plan équatorial de la membrane et les talons de fixation en presse de celle-ci. En effet, lors du déploiement de la membrane de cuisson à l'intérieur de l'ébauche, elle prend initialement appui sur une partie annulaire située au niveau du plan équatorial de l'ébauche et les stries canalisent l'air présent entre l'ébauche et la membrane vers les talons de celle-ci et il est évacué via des orifices d'évent au niveau des 10 pièces du moule. Toutefois, pour permettre une bonne évacuation de l'air, ces rainures doivent être assez profondes. Par ailleurs, la membrane doit avoir une épaisseur la plus fine possible afin de pouvoir transmettre les calories à l'ébauche. Or, il a été constaté que de telles rainures profondes affaiblissent la membrane et réduisent sa durée de vie. [0005] Pour pallier à ce problème, le document JP2005280259 propose une membrane 15 de cuisson comportant des rainures circonférentielles sur sa surface externe et dont la zone comprise entre deux rainures adjacentes est divisée en plusieurs ilots hexagonaux séparés entre eux par des fines entailles. Lors du déploiement de la membrane, la présence des entailles assure une déformation assez uniforme de la membrane et réduit le risque de fissures de celle-ci, même pour des membranes ayant une épaisseur assez fine. Toutefois, la 20 zone de contact entre l'ébauche et les ilots hexagonaux plans est assez importante et l'évacuation des poches d'air présentes au niveau des ilots ne se fait pas de manière satisfaisante. [0006] Le document W02010/143094 propose une solution pour remédier à ce problème, solution qui consiste à utiliser une membrane similaire à celle du document 25 précédent en combinaison avec une ébauche de pneumatique dont la couche interne est réalisée par pose et enroulement de bandelettes étroites. L'ébauche de pneumatique participe ainsi, de par sa construction à l'évacuation de l'air emprisonné entre sa surface interne et la surface externe de la membrane de cuisson. Ayant, certes, une capacité d'évacuation d'air supérieure à celle de la membrane du document précédent, cette solution - 3 - implique une construction particulière de l'ébauche de pneumatique et, par conséquent, des dispositifs de confections, des composants élastomères adaptés, etc. [0007] Un objectif de l'invention est de remédier aux inconvénients des documents précités et de proposer une solution pour améliorer la capacité d'évacuation d'air d'une 5 membrane de cuisson, sans conséquences négative sur la durée de vie de celle-ci, afin de permettre d'améliorer la qualité de vulcanisation d'une ébauche de pneumatique, indépendamment de la méthode de fabrication de l'ébauche. [0008] 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 10 paroi flexible en caoutchouc réticulé dont la surface externe est destinée à venir au contact de la surface interne d'une ébauche de pneumatique lors de la cuisson, la surface externe ayant une structure en relief comportant plusieurs canaux d'évacuation d'air, caractérisée en ce que ladite structure en relief présente des premiers canaux formant gorges d'évacuation d'air agencées à une distance p2 l'une de l'autre comprise entre 2 et 5mm, et ayant une 15 profondeur h2 comprise entre 0,4 et 1 mm, deux gorges adjacentes définissant entre elles une zone inter-gorges comportant des deuxièmes canaux formant sillons de canalisation d'air réalisées de manière à communiquer entre eux et avec au moins l'une des gorges, les sillons ayant chacun une profondeur h3 comprise entre 0,01 et 0,4mm et étant situés à une distance comprise entre 0,2 et lmm l'un de l'autre. 20 [0009] Selon l'invention, on pratique ainsi sur toute la surface externe de la partie utile de la membrane des canaux d'évacuation d'air dont les dimensions sont choisies de manière à pouvoir effectuer un bon drainage de l'air. Plus particulièrement, en réalisant des sillons très fins et très rapprochés, on est certain, d'une part de pouvoir avoir toujours un canal qui canalise une bulle d'air, en tout lieu et, d'autre part, on augmente de manière significative la 25 superficie du relief la membrane et, de ce fait le volume d'air canalisé par la membrane. [0010] De surcroît, en faisant communiquer des nombreux sillons très fins et rapprochés avec des gorges plus profondes et plus espacées, mais moins nombreuses, on obtient une évacuation progressive du volume d'air capté au niveau des sillons. Cela permet d'avoir un volume d'air évolutif dans le temps et une évacuation facilitée de l'air - 4 - drainé. Le volume d'air est donc localement (au niveau du sillon) faible, mais globalement (au niveau de la membrane) très important. [0011] Avec la structure en relief de l'invention, on arrive à drainer l'air en tout point l'air inclus, son volume augmentant de manière évolutive dans le temps, ce qui permet 5 d'évacuer l'air progressivement et rapidement. [0012] De préférence, une zone inter-gorges comprend des sillons et des nervures réalisées sous forme de lignes courbes intriquées l'une dans l'autre. Ceci permet de bien repartir les sillons et les nervures sur la surface de la zone inter-gorges. [0013] Avantageusement, la somme des superficies des sillons est supérieure à celle des 10 nervures d'une zone inter-gorges. Ceci permet d'avoir un volume de captage important au niveau des sillons. [0014] Dans un premier mode de réalisation, les gorges sont rectilignes et parallèles entre elles en étant agencées à une même distance p2 l'une de l'autre. De telles gorges parallèles rectilignes agencées à une distance régulière constituent des canaux de collecte de 15 l'air en provenance de sillons situés entre deux gorges adjacentes et assurent un drainage progressif du volume d'air en provenance des sillons. [0015] Dans un deuxième mode de réalisation, les gorges définissent une structure en nid d'abeilles, ladite structure en nid d'abeilles étant composée de plusieurs hexagones réguliers de hauteur égale à p2. Une telle structure en nid d'abeilles ou pavage hexagonal de 20 la surface permet de bien couvrir la surface de la membrane, l'hexagone régulier ayant la plus grande surface possible pour un périmètre donné. [0016] De préférence, la membrane comprend plusieurs rainures parallèles entre elles, agencées à une distance prédéterminée pl l'une de l'autre, avec pl>p2, et réalisées de manière à communiquer avec au moins une gorge. Ainsi, les rainures, plus profondes et 25 moins nombreuses que les gorges, permettent de réaliser un drainage progressif de l'air reçu en provenance des gorges. -5- 100171 Avantageusement, lesdites rainures s'étendent entre les deux talons de la membrane ou entre un talon et une zone avoisinant le plan équatorial de la membrane. Cela permet de canaliser l'air au niveau des talons d'où il est évacué via les évents pratiqués dans les pièces de moule en vis-à-vis. 5 [0018] L'invention a pour objet également un procédé de fabrication d'une membrane de cuisson par un procédé de vulcanisation dans une presse de vulcanisation comportant un noyau rigide fixe et deux coquilles rigides mobiles, dans lequel lesdites gorges et lesdits sillons sont obtenus par au moins une opération de gravure chimique sur ledit noyau. [0019] Un autre objet de l'invention est un procédé de cuisson d'une ébauche 10 pneumatique dans un moule de cuisson comportant des parties moulantes rigides et à l'aide d'une membrane de cuisson souple, caractérisé en ce que l'ébauche de pneumatique coopère avec une membrane selon l'invention lors de la cuisson. [0020] L'invention sera mieux comprise grâce à la suite de la description, qui s'appuie sur les figures suivantes : 15 - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un demi-moule de cuisson de pneumatique comportant une membrane de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un noyau d'un moule de vulcanisation d'une membrane de cuisson de l'invention ; - la figure 3 une vue à échelle agrandie d'une partie de la surface externe de la 20 membrane selon un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 4 une vue à échelle agrandie d'une partie de la surface externe de la membrane selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; - les figures 5a et 5b sont des vues à échelle agrandie des détails B et C des figures 3 et 4; -6- - la figure 6a est une vue à échelle agrandie d'une partie de la surface d'une membrane de cuisson selon un mode préféré de réalisation de l'invention et la figure 6b est une vue en coupe réalisée avec le plan A-A' de la figure 6a. [0021] Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent la même 5 référence. Leur description n'est donc pas systématiquement reprise. [0022] La figure 1 illustre de manière schématique la moitié d'un moule de cuisson 1 pour pneumatiques, le moule étant illustré en position fermée, celle correspondant à l'opération de cuisson d'une ébauche de pneumatique 2. Le moule illustré à la figure 1 est du type en deux parties moulantes 4 et 5 venant en contact l'une avec l'autre au niveau du 10 plan équatorial E de l'ébauche. Les parties moulantes comprennent, de manière connue, plusieurs pièces rigides définissant, en position fermée du moule une cavité de moulage 6, ayant une forme de révolution autour de l'axe central X-X', dont les parois internes sont réalisées de manière à définir, après moulage, la surface externe du pneumatique. Les parties moulantes 4 et 5 sont animées par des actionneurs prévus à cet effet pour fermer la cavité 15 de moulage 6 avant de démarrer la cuisson de l'ébauche de pneumatique et l'ouvrir à la fin de la cuisson afin de pouvoir extraire le pneumatique cuit. Au centre du moule 1 est disposée une tige centrale 10 qui supporte deux plateaux 11, 12 en forme de disque agencés à distance axialement l'un de l'autre et dans lesquels est fixée par ses extrémités une membrane de cuisson 7. La membrane de cuisson 7 est fixée de manière étanche par ses 20 extrémités ou talons 8, 9 aux plateaux 11, 12, un orifice d'admission, respectivement d'évacuation, de fluide caloporteur et qui communique de manière étanche avec l'intérieur de la membrane étant prévus au niveau du plateau 11. [0023] Dans ce qui suit, une direction axiale désigne une direction parallèle à l'axe X-X', une direction radiale désigne une direction perpendiculaire à l'axe X-X' et une 25 direction circonférentielle est une direction perpendiculaire à la direction radiale. [0024] La membrane de cuisson 7 est un corps creux élastique et expansible utilisé pour mouler et vulcaniser un pneumatique dans un moule de cuisson supporté, lui, au sein d'une presse de cuisson. Plus particulièrement, la membrane de cuisson 7 comprend un corps tubulaire dont la surface externe forme une partie utile 20, destinée à venir au contact - 7 - de la surface interne de l'ébauche de pneumatique, partie utile délimitée par des parties d'extrémité formant talons 8, 9 de la membrane. La surface externe de la partie utile 20 de la membrane présente généralement une structure en relief, en étant par exemple munie de rainures d'évacuation de l'air inclus entre la membrane de cuisson et l'ébauche de 5 pneumatique lors de la cuisson. [0025] En fonctionnement, l'ébauche de pneumatique 2 est introduite dans la cavité de moulage 6 et est centrée par rapport à l'axe X-X' du moule. Lorsqu'on injecte du fluide caloporteur sous pression à l'intérieur de la membrane de cuisson 7, en général de la vapeur d'eau ou de l'air mélangé avec de l'azote, elle se déploie et prend une forme générale 10 toroïdale à l'intérieur de l'enveloppe de pneumatique. 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 cuisson. Lors de cette phase, la membrane doit évacuer l'air inclus dans le pneumatique lors de sa confection. La surface de la membrane présente dans ce but une structure en relief 15 [0026] Pour fabriquer une membrane on utilise, de manière généralement connue, une presse de vulcanisation comportant un noyau et deux coquilles rigides, métalliques, la membrane étant constituée par le manchon obtenu par un moulage de compression d'un bloc de caoutchouc butyle inséré entre les coquilles et le noyau. Le motif de la surface externe de la partie utile de la membrane est imprimé sur le noyau qui est une pièce 20 convexe, plus facile à usiner que les coquilles qui sont des pièces concaves. La membrane est donc vulcanisée à l'envers, la structure en relief étant située à l'intérieur de la membrane lors de sa fabrication. Après vulcanisation, on extrait la membrane et on la retourne, comme une chaussette, de manière à ramener sa structure en relief à l'extérieur de la membrane. [0027] La figure 2 illustre un exemple de noyau 15 utilisé dans un moule de 25 vulcanisation d'une membrane de cuisson 7 de l'invention. Le noyau 15 a une forme de révolution autour d'un axe Y-Y', axe qui coïncide avec celui de l'ébauche de pneumatique lorsque la membrane et l'ébauche sont agencées dans le moule de cuisson 1. [0028] Le noyau 15 a une forme ovoïdale, plus particulièrement il comporte trois parties de longueur axiale sensiblement égale dont deux parties frontales en tronc de cône - 8 - réunies par une partie centrale cylindrique. La surface externe 20' du noyau 15 constitue le négatif de la partie utile 20 de la membrane de cuisson 7 et comporte dans ce but des cannelures 30' uniformément réparties sur la surface externe 20' du noyau permettant la moulure de nervures correspondantes dans la membrane de cuisson 7. Lors de la fabrication 5 de la membrane le noyau moule les nervures sur sa partie interne, la membrane est ensuite retournée pour être déposée dans le moule de cuisson. Deux nervures adjacentes de la membrane définissent entre elles une rainure 30 d'évacuation d'air, plusieurs rainures 30 étant ainsi uniformément reparties sur la surface externe de la membrane. Les cannelures 30' sont orientées de manière à ce que les rainures de la membrane canalisent l'air à partir du 10 sommet de l'ébauche de pneumatique en direction des bourrelets de celle-ci. Les cannelures 30' sont généralement inclinées par rapport à une ligne méridienne du noyau de la membrane, mais peuvent aussi être parallèles à celle-ci. Dans l'exemple illustré à la figure 2, les cannelures 30' sont parallèles entre elles, elles forment un angle d'environ 30° avec la ligne méridienne du noyau, chaque cannelure part d'une première position circonférentielle 15 du noyau à l'une de ses extrémités qui forme l'un des talons de la membrane et arrive dans une deuxième position circonférentielle du noyau à l'extrémité opposée. Les rainures 30 ont une profondeur hl, une largeur 11 et sont espacées d'un pas pl sur la circonférence de la membrane. [0029] Selon l'invention, la surface externe de la partie utile 20 de la membrane de 20 cuisson présente une structure en relief dont le motif varie avec les dimensions du relief et cela jusqu'à une échelle inférieure au millimètre. Plus particulièrement, dans un premier mode de réalisation de l'invention et tel que visible à la figure 3, la surface d'une zone inter-rainures 50 comprise entre deux rainures 30 parallèles adjacentes de la membrane est munie de gorges 100 d'évacuation d'air. Plusieurs gorges 100 sont réalisées sous forme de lignes 25 droites parallèles entre elles et croisant les rainures 30. Les gorges 100 communiquent ainsi avec les rainures 30. Les gorges 100 ont une largeur 12, une profondeur h2 et sont espacées d'un pas p2, avec 12 REVENDICATIONS1. Membrane de cuisson (7) pour pneumatique ayant une forme de révolution autour d'un axe central et comportant une paroi flexible en caoutchouc réticulé dont la surface externe est destinée à venir au contact de la surface interne d'une ébauche de pneumatique lors de la cuisson, la surface externe ayant une structure en relief comportant plusieurs canaux d'évacuation d'air, caractérisée en ce que ladite structure en relief présente des premiers canaux formant gorges (100) d'évacuation d'air agencées à une distance p2 l'une de l'autre comprise entre 2 et 5mm, et ayant une profondeur h2 comprise entre 0,4 et 1 mm, deux gorges adjacentes définissant entre elles une zone inter-gorges (500) comportant des deuxièmes canaux formant sillons (1000) de canalisation d'air réalisées de manière à communiquer entre eux et avec au moins l'une des gorges (100), les sillons ayant chacun une profondeur h3 comprise entre 0,01 et 0,4mm et étant situés à une distance comprise entre 0,2 et lmm l'un de l'autre. 2. Membrane selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une zone inter-gorges (500) comprend des sillons (1000) et des nervures (2000) réalisées sous forme de lignes courbes intriquées l'une dans l'autre. 3. Membrane selon la revendication 2, caractérisée en ce que la somme des superficies des sillons (1000) est supérieure à celle des nervures (2000) d'une zone inter-gorges (500). 4. Membrane selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les gorges (100) sont rectilignes et parallèles entre elles en étant agencées à une même distance p2 l'une de l'autre. 5. Membrane selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les gorges (100) définissent une structure en nid d'abeilles, ladite structure en nid d'abeilles étant composée de plusieurs hexagones réguliers de hauteur égale à p2. - 14 - 6. Membrane selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs rainures (30) parallèles entre elles, agencées à une distance prédéterminée pl l'une de l'autre, avec pl>p2, et réalisées de manière à communiquer avec au moins une gorge (100). 5 7. Membrane selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites rainures (30) s'étendent entre les deux talons de la membrane ou entre un talon et une zone avoisinant le plan équatorial de la membrane. 8. Procédé de fabrication d'une membrane selon l'une des revendications précédentes, par un procédé de vulcanisation dans une presse de vulcanisation comportant un noyau 10 rigide fixe et deux coquilles rigides mobiles, dans lequel lesdites gorges (100) et lesdits sillons (1000) sont obtenus par au moins une opération de gravure chimique sur ledit noyau. 9. Procédé de cuisson d'une ébauche pneumatique dans un moule de cuisson comportant des parties moulantes (3,4) rigides et à l'aide d'une membrane de cuisson 15 souple, caractérisé en ce que l'ébauche coopère avec une membrane selon l'une des revendications 1 à 7 lors de l'opération de cuisson. 20