Brevet FR3127150A1 — publié le 20230324

Elément de garniture (1) pour moule de pneumatique comprenant un corps délimitant une surface de moulage destinée à mouler au moins en partie la surface extérieure de la bande de roulement d’un pneumatique, ladite surface de moulage comportant une zone de dernier moulage une zone de premier démoulage (7) du pneumatique, caractérisé en ce que l’élément de garniture (1) comprend en outre un dispositif d’évent (20) situé dans la partie de l’élément de garniture destinée à mouler ladite zone de premier démoulage (7) et réalisé de manière à permettre le moulage du pneumatique lors de la fermeture du moule et, dès l’ouverture du moule, à assurer une arrivée d’air sur la surface de moulage de la zone de premier démoulage du pneumatique. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 ELEMENT DE GARNITURE POUR MOULE DE PNEUMATIQUE L'invention concerne la fabrication des pneumatiques et en particulier les moules et procédés de vulcanisation de l'ébauche du pneumatique. Elle concerne en particulier la fabrication des pneumatiques pour des engins de génie civil tels que ceux utilisés dans les mines ou celle des pneumatiques pour les poids lourds. De manière connue, une ébauche de pneumatique, qui est réalisée à base de mélanges élastomériques à l’état cru, devient un pneumatique cuit lorsqu’elle est soumise à une vulcanisation dans un moule, à des valeurs élevées de température et de pression. Le moule comprend deux coquilles situées axialement de part et d’autre de plusieurs secteurs de moulage s’étendant dans le sens circonférentiel et une membrane de cuisson située au centre du moule. Les moules sont par ailleurs munis d’évents ou de soupapes reliant la cavité intérieure du moule à l’extérieur du moule et qui permettent de chasser l’air emprisonné entre l’ébauche de pneumatique et le moule, lorsque l’ébauche est poussée par la membrane de cuisson au contact des parois du moule. Ces évents ou soupapes permettent de décharger vers l’extérieur du moule l’air résiduel avant la cuisson. Ces évents ou soupapes sont placés dans des endroits dits de dernier moulage de l’ébauche de pneumatique, tels des rainures situées radialement le plus à l’extérieur du moule. On connaît du document WO 2011/001095 aux noms des demanderesses un moule de cuisson d'une ébauche de pneumatique comprenant des coquilles supérieure et inférieure mobiles à coulissement en direction l'une de l'autre et servant à mouler les flancs du pneumatique, ainsi que des secteurs latéraux mobiles en direction radiale à l'axe du moule et servant à mouler la bande de roulement. Lors de l'ouverture du moule, le coulissement vers le haut du plateau portant la coquille inférieure entraîne le coulissement radial des secteurs par rapport à la coquille afin de libérer le pneumatique. À cette fin, à chaque secteur est associé un levier articulé au secteur, relié au bâti du moule et en appui sur une rampe du plateau formant une face orientée en direction de l'axe. Le mouvement de coulissement radial des secteurs permet le démoulage des sculptures de la bande de roulement. La fabrication des pneumatiques d'engins de génie civil ou en général ceux des pneumatiques d’assez grandes dimensions qui comportent des sculptures complexes avec des formes géométriques en contre-dépouille soulève des problèmes particuliers. En effet, les efforts de démoulage sont de plus en plus importants. Afin de pouvoir démouler ce type de pneus, il est nécessaire de diminuer ces efforts. Une solution à ce problème a été proposée dans le document US 4,812,281 qui décrit l’utilisation d’un circuit d’air sous pression pour faciliter le démoulage. Le moule décrit dans ce document est en deux parties, chaque partie comportant un circuit complexe de canaux d’arrivée d’air qui communiquent avec des cheminées d’arrivée d’air connectées à un circuit externe d’arrivée d’air sous pression. Le circuit d’air envoie de l’air sous pression à l’intérieur du moule pendant la cuisson afin d’éviter que le caoutchouc de l’ébauche ne bouche les orifices lors du moulage, ainsi qu’à la fin de la cuisson afin d’aider le démoulage du pneumatique cuit. Apportant, certes, une aide au démoulage, une telle solution s’avère toutefois complexe, le moule nécessitant de multiples usinages et, de surcroît, cette solution est difficilement adaptable à une presse existante, car elle nécessite des modifications importantes de celle-ci. Un objectif de l’invention est de remédier aux inconvénients des documents précités et de faciliter le démoulage de ce type de pneumatique. Cet objectif est atteint par l’invention qui propose un élément de garniture pour moule de pneumatique comprenant un corps délimitant une surface de moulage destinée à mouler au moins en partie la surface extérieure de la bande de roulement d’un pneumatique, ladite surface de moulage comportant une zone de dernier moulage une zone de premier démoulage du pneumatique, caractérisé en ce que l’élément de garniture comprend en outre un dispositif d’évent situé dans la partie de l’élément de garniture destinée à mouler ladite zone de premier démoulage et réalisé de manière à permettre le moulage du pneumatique lors de la fermeture du moule et, dès l’ouverture du moule, à assurer une arrivée d’air sur la surface de moulage de la zone de premier démoulage du pneumatique. Par zone de dernier moulage on comprend la zone de l’élément de garniture du moule qui est occupée en dernier par l’ébauche de pneumatique lors de la fermeture du moule. En effet, à la différence de la zone de premier moulage qui est celle avec laquelle la gomme crue vient la première au contact de la cavité du moule, notamment dans la zone qui est destinée à mouler un pain de gomme, la zone de dernier moulage est celle de la cavité du moule qui sont les plus éloignées de la première, notamment la zone destinée à mouler les sillons qui définissent les parois du contour d’un pain de gomme. Un pain de gomme dans une bande de roulement de pneumatique est un élément en relief. On l'oppose aux éléments en dépression ou en creux que l'on appelle des sculptures ou des sillons. De manière connue, des évents peuvent être situés dans cette zone de dernier moulage afin de chasser l’air résiduel avant la cuisson. Par zone de premier démoulage, on comprend la zone de l’élément de garniture où la désolidarisation entre le pneumatique cuit et l’élément de garniture a lieu en premier dès l’ouverture du moule. En l’espèce, cette zone de premier démoulage est la zone destinée au moulage d’un pain de gomme, par opposition à celle de moulage des sillons ou sculptures qui définissent son contour. Selon l’invention, il a été constaté de manière surprenante qu’on arrivait faciliter le démoulage en plaçant un dispositif d’évent ou éventation à un endroit spécifique de la zone de premier démoulage de l’élément de garniture. Autrement dit, l’invention propose un élément de garniture pour moule de pneumatique comportant une éventation placée dans la zone de premier démoulage et qui permet une arrivée d’air entre la surface externe du pneu et celle de l’élément de garniture du moule de manière à créer une amorce sur la zone de premier démoulage et cela dès l’ouverture du moule. Une telle éventation permet ainsi de créer une décohésion entre la surface de l’élément de garniture et celle du pneumatique avec un apport d’air naturel. La propagation de cette amorce est accélérée au fur et à mesure du démoulage, ce qui réduit de manière significative les efforts de démoulage. Dans un mode préféré de réalisation de l’invention, ledit dispositif d’évent peut être réalisé de manière à mettre en communication la partie de l’élément de garniture destinée au moulage de la zone de premier démoulage avec de l’air en provenance de l’extérieur du moule. Dans un autre mode de réalisation de l’invention, ledit dispositif d’évent peut être réalisé de manière à mettre en communication la partie de l’élément de garniture destinée au moulage de la zone de premier démoulage avec de l’air en provenance d’une cavité appartenant au moule. Ladite zone de premier démoulage peut être destinée à mouler la surface externe d’un pain de gomme de la bande de roulement d’un pneumatique, le contour dudit pain de gomme étant délimité par des rainures dans la bande de roulement. Ledit dispositif d’évent peut être situé à l’intérieur du contour de la zone de premier démoulage, à une distance prédéterminée de celui-ci. Ledit dispositif d’évent peut être situé au centre de la zone de premier démoulage. Ladite zone de premier démoulage peut comprendre une partie en creux et ledit dispositif d’évent est situé sur la zone de premier démoulage, à une distance prédéterminée de ladite partie en creux. Dans un mode préféré de réalisation de l’invention, ledit dispositif d’évent peut être une soupape. Ladite soupape peut comprendre un carter destiné à être inséré dans un orifice de l’élément de garniture, une tige de soupape comprenant une tête de soupape insérée dans un orifice débouchant central du carter, un ressort entourant la tige de soupape pour soumettre la tige de soupape à une force élastique prédéfinie et une pièce d’arrêt située à l’extrémité de la tige de soupape qui détermine la course de déplacement de la soupape en direction longitudinale. Dans une variante de réalisation de l’invention, la tête de soupape peut présenter une surface externe de forme convexe. Dans une autre variante de réalisation de l’invention, la tête de soupape peut présenter une surface externe de forme concave. L’objectif de l’invention est également atteint avec un moule pour pneumatique de type comprenant une bande de roulement et deux flans latéraux, le moule comportant une première coquille et une deuxième coquille destinées à mouler les flancs latéraux et une pluralité de secteurs circonférentiels destinés à mouler la bande de roulement, chaque secteur comportant un élément de garniture selon l’invention. L’invention a également pour objet un procédé de moulage d’un pneumatique à l’aide d’un moule comportant une première coquille et une deuxième coquille destinées au moulage des flancs latéraux du pneumatique ainsi qu’une pluralité de secteurs circonférentiels destinés au moulage de la bande de roulement du pneumatique, chaque secteur comportant un élément de garniture selon l’invention, dans lequel, on ferme le moule et on met en contact l’ébauche de pneumatique avec les parois du moule, on vulcanise l’ébauche et dans lequel, lors de l’ouverture du moule on amène de l’air ambiant dans la zone de premier démoulage dudit élément de garniture, avant le démoulage complet du pneumatique. L’invention sera mieux comprise grâce à la suite de la description, qui s’appuie sur les figures suivantes : la est une vue schématique en coupe d’un élément de garniture selon l’invention muni d’un capteur de mesure de l’effort de démoulage; la est une vue schématique en coupe d’un élément de garniture de l’état de la technique muni d’un capteur de mesure de l’effort de démoulage; la est un graphique comparatif illustrant la force nécessaire au démoulage dans différents cas de figure ; la est une vue en coupe d’une soupape de l’élément de garniture de l’invention en position ouverte ; la est une vue similaire à celle de la , la soupape étant en position fermée ; la est une vue explosée de la soupape des figures 4 et 5 ; les figures 7, 8 et 9 illustrent de manière schématique différentes formes de pain de gomme de pneumatique qui sont moulés avec un élément de garniture de l’invention ; la illustre, de manière schématique, par une vue de face et une vue en coupe, un autre exemple de pain de gomme moulé avec l’élément de garniture de l’invention ; les figures 11 à 16 illustrent différentes variantes de soupapes utilisées dans un élément de garniture de l’invention ; la illustre un exemple d’élément de garniture de l’invention et la la partie de pneu obtenue avec l’élément de garniture de la . Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent la même référence. Leur description n’est donc pas systématiquement reprise. Le principe de l’invention sera d’abord expliqué en référence aux figures 1 à 3. Les figures 1 et 2 représentent, de manière schématique, un dispositif de test à l’aide duquel on a mesuré l’effort de démoulage d’un pain de gomme de pneumatique moulé à l’aide d’un élément de garniture de l’invention, en , et, en , à l’aide d’un élément de garniture de l’état de la technique. A la on observe un élément de garniture 1 de l’invention comportant une face interne 2 en contact avec un pain de gomme 10. La face interne 2 correspond à une zone de premier démoulage 7 du pain de gomme 10. L’élément de garniture 1 de l’invention comprend, sur la face interne 2, un dispositif d’évent 20 en communication avec un canal 21 d’arrivée d’air. Un capteur d’effort 30 est fixé sur la face externe 3, opposée à la première, de l’élément de garniture 1, ce capteur peut être du type à jauge de contrainte. En fonctionnement, l’élément de garniture 1 assure la cuisson du pain de gomme 10 lorsque le moule est à l’état fermé. A la fin de la cuisson, on ouvre le moule, en exerçant une force de traction sur la partie externe 3, force de valeur égale à celle de l’effort de démoulage, tel représenté au niveau du pain de gomme 10 par la flèche D. Les valeurs de l’effort de démoulage sont mesurées à partir du début de l’ouverture du moule et jusqu’à la fin de la course d’ouverture de celui-ci. Deux dispositifs de test ont été utilisés : un premier dans lequel le canal d’arrivée d’air 21 est fermé (le canal est un orifice borgne ou communique avec une cavité fermée) et un deuxième dans lequel le canal d’arrivée d’air 21 communique avec l’extérieur du moule. En parallèle, un dispositif de test ayant la même géométrie et les mêmes dimensions que celui de la a été utilisé pour mouler un pain de gomme 10 avec un élément de garniture 1a dépourvu de dispositif d’évent. Les valeurs de l’effort de démoulage D ont été également enregistrés pour les mêmes valeurs de la course d’ouverture du moule comportant l’élément de garniture 1a. La illustre par une représentation graphique les valeurs de l’effort D mesuré avec les dispositifs des figures 1 et 2 où, en ordonnée, on a inscrit les valeurs de l’effort de démoulage en N et, en abscisse, celles du déplacement de l’élément de garniture, en mm. Ainsi, la courbe A représente l’évolution de l’effort de démoulage mesuré avec le dispositif de la dans lequel le dispositif d’évent 1 est mis à l’air extérieur, la courbe A’ représente l’effort de démoulage mesuré avec le dispositif de la , mais dans lequel le canal d’arrivée d’air 21 est fermé et la courbe B représente l’évolution de l’effort de démoulage mesuré avec le dispositif de la . On observe ainsi que les valeurs de l’effort de démoulage mesuré avec le dispositif comportant un élément de garniture 1 selon l’invention ont fortement diminué, d’environ 50%, par rapport à l’effort de démoulage d’un élément de garniture de l’état de la technique et cela, dès l’ouverture du moule. Les figures 4 à 5 illustrent un dispositif d’évent 20 selon un mode préféré de réalisation de l’invention. Ce dispositif est une soupape comportant un carter 22 de forme générale tubulaire introduit dans un orifice de l’élément de garniture 1, en mettant en communication le canal central 23 du carter 22 avec le canal d’arrivée d’air 21. Une tige de soupape 24 et un ressort 25 sont agencés dans le carter 22, le ressort 25 entourant la tige de soupape 24 pour soumettre la tige à une force élastique prédéfinie. La tige de soupape comprend, à l’une de ses extrémités, une tête de soupape 26 insérée dans un orifice débouchant central 28 du carter 22 et, à l’extrémité opposée, une pièce d’arrêt 28 située à qui détermine la course de déplacement « e » de la soupape en direction longitudinale, ou celle de l’axe longitudinal X-X’ de la soupape. En fonctionnement, l’ébauche de pneumatique vient au contact des parois de l’élément de garniture 1 et pousse la tête de la tige de soupape de manière à ce qu’elle prend la position illustrée à la . Ceci permet la fermeture de la soupape et empêche la gomme de pénétrer à l’intérieur de la soupape. Lors du démoulage, le ressort 25 pousse la tige de soupape 24 en direction du pneumatique cuit qui exerce une force moindre sur la tête de soupape et l’air peut arriver du conduit 21 via l’orifice 27 de la soupape pour aider ainsi le démoulage. Plus particulièrement selon l’invention, le dispositif d’évent 20 est situé dans la partie de l’élément de garniture 1 destinée à mouler une zone de premier démoulage. La zone de premier démoulage est destinée à mouler la surface externe d’un pain de gomme de la bande de roulement d’un pneumatique, le contour dudit pain de gomme étant délimité par des rainures dans la bande de roulement. Tel que mieux visible en référence à la , l’élément de garniture 1 comprend un corps 4 délimitant une surface de moulage 5 destinée à mouler au moins en partie la surface extérieure 101 de la bande de roulement d’un pneumatique 100 ( ). La surface de moulage 5 comprend des zones de dernier moulage 6 et des zones de premier démoulage 7 du pneumatique. Dans la partie moule, visible à la , les zones de dernier moulage 6 sont des parties en relief destinées à mouler des rainures 60 sur la surface extérieure 101 de la bande déroulement du pneumatique. Les zones de dernier moulage 6 comprennent, de manière connue, des évents 6’ permettant à l’air résiduel de s’échapper à l’extérieur du moule. Des bavures de moulage 66 sont présentes sur le pneu 100 à l’emplacement des évents 6’. Les zones de dernier moulage 6 définissent, entre elles ou avec le bord d’un élément de garniture, le contour de moulage d’une zone qui se trouve radialement plus à l’extérieur du moule, zone qui est celle de premier démoulage 7 et est destinée à former un pain de gomme 10. Pour les gros pneus, les zones de dernier moulage et les zones de premier démoulage sont différentes. Les étapes de moulage lors de la fermeture du moule sont espacées dans le temps pour ces zones et il en est de même pour le démoulage lors de l’ouverture du moule. Ainsi, lors de l’ouverture du moule, les zones de premier démoulage doivent permettre au pneumatique cuit de se détacher rapidement du moule afin que les autres zones puissent s’en détacher également. Or, les efforts de démoulage de ces zones sont très importants pour les pneus de grand diamètre et de formes complexes. L’élément de garniture de l’invention comporte un dispositif d’évent 20 qui permet de créer une amorce au démoulage qui se propage sur la zone de premier démoulage et permet de diminuer ainsi l’effort de démoulage dès l’ouverture du moule. Des traces de gomme 20’ sont visibles sur le pain de gomme 10 de la surface extérieure de la bande de roulement 101 ( ). On va expliquer en référence aux figures 7 à 10 la position que peut prendre le dispositif d’évent 20. Dans les figures 7 à 9 où la zone de premier démoulage 7 est une surface continue, légèrement convexe, de forme polygonale, le dispositif d’évent 20 est situé à l’intérieur du contour 8 de la zone de premier démoulage 7, à une distance prédéterminée « d » de celui-ci. La zone de premier démoulage 7 de la présente une zone en creux 9 ayant une profondeur « h ». Dans ce cas, le dispositif d’évent 20 doit avantageusement être agencé à une distance « d » du contour 9’ de la zone en creux 9 et à une distance « d » du contour 8 de la zone de premier démoulage 7 et/ou au centre de la zone en creux 9. A titre d’exemple, pour une soupape dont le diamètre externe D du carter 22 est d’environ 4 mm, la distance « d » est d’environ 10 mm. Dans une variante préférée de réalisation de l’invention, au moins un dispositif d’évent 20 est situé au centre de la zone de premier démoulage 7. Par centre de la zone de premier démoulage, on comprend le point d’intersection des médianes de ses côtés. Dans une autre variante de l’invention, plusieurs dispositifs d’évent 20 sont agencés sur la zone de premier démoulage 7, par exemple un au centre, voire plusieurs autour du centre, ou encore plusieurs dispositifs d’évent peuvent être répartis sur la zone comprise entre le centre et celle située à une distance d du contour 8 de la zone de premier démoulage 7. Les figures 11 à 16 illustrent différents types de soupape formant dispositif d’évent 20 de l’invention. Ainsi, la illustre une soupape comportant une tête de soupape 26 plate en communication avec un conduit d’arrivée d’air ouvert vers extérieur, alors que la illustre une soupape similaire placée dans un conduit d’arrivée d’air 21 fermé. La illustre une soupape à tête de soupape 26 de forme convexe en communication avec un conduit d’arrivée d’air 21 fermé, alors que la illustre une soupape similaire placée dans un conduit d’arrivée d’air 21 ouvert vers extérieur. La illustre une soupape à tête de soupape 26 de forme concave en communication avec un conduit d’arrivée d’air 21 fermé, alors que la illustre une soupape similaire placée dans un conduit d’arrivée d’air 21 ouvert vers extérieur. Les dispositifs d’évent 20 des figures 13 à 16 permettent une arrivée d’air plus rapide que celles des figures 11 à 12, mais laissent plus de traces sur le pneu. Dans l’exemple représenté aux figures, la tête de soupape a un diamètre de 4 mm et la partie protubérante, respectivement en creux de la tête de soupape des figures 13 à 16, une valeur de 0,5 mm. D’autres variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être envisagés dans le cadre de l’invention telle que revendiquée. Ainsi, le dispositif d’évent peut être constitué par un simple évent ou orifice borgne ou un orifice qui communique avec un conduit d’arrivée d’air en provenance de l’extérieur du moule. Par ailleurs, plusieurs évents ou dispositifs d’évents peuvent être disposés sur une zone de premier démoulage afin de faciliter le démoulage, alors que des évents ou dispositifs d’évents peuvent être agencés dans les zones de dernier moulage pour chasser l’air résiduel à la fermeture du moule. Elément de garniture (1) pour moule de pneumatique comprenant un corps délimitant une surface de moulage destinée à mouler au moins en partie la surface extérieure de la bande de roulement d’un pneumatique, ladite surface de moulage comportant une zone de dernier moulage (6) une zone de premier démoulage (7) du pneumatique, caractérisé en ce que l’élément de garniture (1) comprend en outre un dispositif d’évent (20) situé dans la partie de l’élément de garniture destinée à mouler ladite zone de premier démoulage (7) et réalisé de manière à permettre le moulage du pneumatique lors de la fermeture du moule et, dès l’ouverture du moule, à assurer une arrivée d’air sur la surface de moulage de la zone de premier démoulage du pneumatique. Elément de garniture selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d’évent (20) est réalisé de manière à mettre en communication la partie de l’élément de garniture destinée au moulage de la zone de premier démoulage (7) avec un conduit d’air (21) en provenance de l’extérieur du moule. Elément de garniture selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite zone de premier démoulage (7) est destinée à mouler la surface externe d’un pain de gomme (10) de la bande de roulement d’un pneumatique, le contour (8) dudit pain de gomme étant délimité par des rainures (60) dans la bande de roulement. Elément de garniture selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit dispositif d’évent (20) est situé à l’intérieur du contour (8) de la zone de premier démoulage (7), à une distance prédéterminée de celui-ci. Elément de garniture selon l’une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit dispositif d’évent (20) est situé au centre de la zone de premier démoulage (7). Elément de garniture selon l’une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ladite zone de premier démoulage (7) comprend une partie en creux (9) et en ce que ledit dispositif d’évent (20) est situé sur la zone de premier démoulage, à une distance prédéterminée de ladite partie en creux (9). Elément de garniture selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif d’évent (20) est une soupape. Elément de garniture selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite soupape comprend un carter (22) destiné à être inséré dans un orifice de l’élément de garniture (1), une tige de soupape (24) comprenant une tête de soupape (26) insérée dans un orifice débouchant central (27) du carter (22), un ressort (25) entourant la tige de soupape (24) pour soumettre la tige de soupape à une force élastique prédéfinie et une pièce d’arrêt (28) située à l’extrémité de la tige de soupape (24) qui détermine la course de déplacement de la soupape en direction longitudinale. Elément de garniture selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tête de soupape (26) présente une surface externe de forme convexe. Elément de soupape selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tête de soupape (26) présente une surface externe de forme concave. Moule pour pneumatique de type comprenant une bande de roulement et deux flans latéraux, le moule comportant une première coquille et une deuxième coquille destinées à mouler les flancs latéraux et une pluralité de secteurs circonférentiels destinés à mouler la bande de roulement, chaque secteur comportant un élément de garniture (1) selon l’une des revendications précédentes. Procédé de moulage d’un pneumatique à l’aide d’un moule comportant une première coquille et une deuxième coquille destinées au moulage des flancs latéraux du pneumatique ainsi qu’une pluralité de secteurs circonférentiels destinés au moulage de la bande de roulement du pneumatique, chaque secteur comportant un élément de garniture (1) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel, on ferme le moule et on met en contact l’ébauche de pneumatique avec les parois du moule, on vulcanise l’ébauche et dans lequel, lors de l’ouverture du moule on amène de l’air ambiant dans la zone de premier démoulage (7) dudit élément de garniture, avant le démoulage complet du pneumatique.