INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Tel qu'utilisé ici, “opérateur” ou « utilisateur » se réfère à un seul opérateur ou à un groupe d'opérateurs. Un opérateur comprend, sans s'y limiter, un participant individuel dans une tâche d’un cycle de mélangeage réalisé par l’installation de production 110, un membre individuel d'une équipe ou d'un groupe qui participe à un cycle de mélangeage, une ou plusieurs machines associées à un individuel ou une équipe qui participe à au moins une tâche d’un cycle de mélangeage, une communauté numérique associée à un cycle de mélangeage et des combinaisons et équivalents de ceux-ci. L'opérateur peut être un spectateur qui assiste à un cycle de mélangeage, en totalité ou en partie, physiquement ou virtuellement (par exemple, en gérant à distance une opération prédéterminée en direct afin de voir l’installation de production 110 en temps réel). Tel qu'utilisé ici, “opérateur” peut également se référer à tout système ou appareil électronique configuré pour recevoir une entrée de commande et configuré pour envoyer automatiquement des données à au moins un autre opérateur.
Dans les modes de réalisation du procédé 200 de l’invention, le procédé 200 comprend en outre une étape de simulation d’un nombre de mélanges permettant de réaliser les produits caoutchouteux ayant des propriétés physico-chimiques prédéterminées. Chaque simulation fait l’objet par la suite d’une prédiction de profil olfactif d’un mélange caoutchouteux ayant des propriétés physico-chimiques attendues via un modèle de profils olfactifs comme décrit ci-dessus pour obtenir finalement une distribution de prévision de profils olfactifs pour les propriétés physico-chimiques identifiés.
Le système 100 de l’invention est donc basé sur un réseau de neurones dont le fondement est d’être entrainé sur un grand nombre de situations (par exemple, des échantillons de l’air ambiante) pour ensuite pouvoir décrire un nouveau mélange caoutchouteux qui lui serait présentée. D’une part, il faut expliquer au réseau neuronal ce qu’il doit reconnaitre, et puis les lui faire apprendre (« annotation »). D’autre part, il faut jauger la performance du réseau neuronal et proposer des échantillons pertinents pour éviter de tomber dans certains biais comme le surentrainement qui vont diminuer la performance du réseau. Ainsi, le principe du système 100 est d’effectuer simplement ce que l’on pourrait considérer comme une différence entre les éléments marqueurs de l’air ambiante et les éléments mesurés. Les effets de la pollution environnementale sont supprimés mathématiquement.
Il est envisageable qu’une ou des étapes du procédé puissent être réalisées de manière itérative.
Grâce à des données de référence (ici le collant et la modélisation SPR associée), un réseau de neurones déjà entrainé à minima peut donc déterminer le niveau de collant en fonction des données SPR. En considérant le niveau de collant des mélanges dans les ateliers de fabrication, les propriétés d’une composition des mélanges influencent ce niveau, notamment :
Le ratio du taux de charge renforçante et le taux de plastifiant, ce ratio indiquant un mélange plus collant en fonction de l’abaissement du ratio. Le ratio de résine dans le mélange, ce ratio indiquant un mélange plus collant en fonction de l’augmentation du ratio. La fraction volumique d’élastomère qui indique un mélange plus collant en fonction d’abaissement de la fraction volumique.
On considère aussi la caractéristique de l’élastomère qui peut entrer dans la composante du collant des mélanges. Dans cet exemple, on considère un Mooney ML1+4 100°C d’élastomère sec <50points, ou la présence d’isoprène. Le Mooney, également connu sous les noms de viscosité ou plasticité, caractérise, d'une manière connue, des substances solides. On utilise un consistomètre oscillant tel que décrit dans la norme ASTM D1646 standard (1999). Cette mesure de plasticité est effectuée selon le principe suivant: l'échantillon analysé à l'état brut (à savoir, avant cuisson) est moulée (formée) dans une enceinte cylindrique chauffée à une température donnée (par exemple 35°C ou. 100°C). Après une minute de préchauffage, le rotor tourne au sein de l'éprouvette à 2 tours/minute et le couple utile pour entretenir ce mouvement est mesuré pendant 4 minutes de rotation. La viscosité Mooney (ML 1 + 4) est exprimée en "unité Mooney"(avec 1UM=0,83 Nm) et correspond à la valeur obtenue à la fin des 4 minutes
Le terme « collant » définit une propriété d’un mélange de caoutchouc qui varie suivant les formulations des mélanges. Un mélange très collant n’est pas forcément un mélange « extrême » sur un des critères, mais c’est l’association de tous les critères qui donne son collant et donc sa difficulté de réalisation. En multipliant ces critères, un « indice de collant » est donc trouvé et représenté par le tableau en dessous :
1 – Ratio Noir/Plastifiant Noir/Plastifiant indice 150.38 140.30 130.23 120.15 110.08 100.00 89.92 79.85 69.77 59.70 49.62 Valeur de sévérité 1 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2 – Présence Résine Résine tackifiante indice 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00 200.00 Valeur de sévérité 1 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 3 – Cohésion Mélange Fraction volumique d’élastomère indice 143 134 126 117 109 100 91 83 74 66 57 Valeur de sévérité 1 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00
De façon empirique et suivant différents critères de faisabilité industrielle, un bilan est réalisé sur la faisabilité industrielle de plusieurs mélanges. La limite de faisabilité est établie pour des indices de collant au-dessus de 3.5 et 4.5 points.
Exemples de mélanges : [Tableau.2] M Collant M Collant bis M non collant 1 – Ratio Noir/Plastifiant Noir/Plastifiant indice 94.7 75.2 117.3 Valeur de sévérité 1.55 1.75 1.33 2 – Présence Résine Résine tackifiante indice 132.0 112.0 20.0 Valeur de sévérité 1.66 1.56 1.10 3 – Cohésion Mélange Fraction volumique d’élastomère indice 67.2 85.4 99.4 Valeur de sévérité 1.88 1.67 1.50 Indice de collant 4.9 4.5 2.2
La mesure du collant d’un mélange caoutchouteux est indispensable lors de la fabrication de certains produits caoutchouteux. A titre d’exemple, pour des produits semi-finis fabriqués dans le domaine de production de pneumatiques, le collant détermine la solidité de l’assemblage de l’enveloppe et la cohésion des produits lors de la conformation.
Grâce au système 100 et son utilisation de l’effet SPR par le dispositif 120, l’invention divulguée est non seulement très performante, mais aussi souple et adaptable au cas par cas si besoin ou si les conditions opératoires devaient évoluer. Le système 100 est donc adaptée pour des produits caoutchouteux composés d’une variété de mélanges de caoutchouc. De ce fait, l’invention prend en compte la qualité des paramètres mesurés et analysés pour assurer la qualité des produits caoutchouteux obtenus.
Il est prévu d’incorporer d’autres dispositifs du type nez électronique dans les procédés de fabrication des produits caoutchouteux. A titre d’exemple, un nez électronique employé peut utiliser une technologie à base de la chromatographie gazeuse, à la base des cellules électrochimiques (par exemple, pour l'analyse de gaz cibles comme NH 3 , H 2 S, et CO 2 ), à la base de la détection à photo-ionisation (PID), et à la base de l’interférométrie (par exemple, l’interférométrie Mach Zehnder employée dans les cas où une sensibilisation réduite au soufre et aux autres composés agressifs est souhaitée).
Un cycle du procédé de contrôle de fabrication de l’invention peut être fait par la commande du PLC et peut inclure des pré-programmations des informations de gestion. Par exemple, un réglage de procédé peut être associé avec les propriétés souhaitées d’un mélange produit par l’installation de production 110, y compris les propriétés du moyen de mélangeage 112, les propriétés des matières premières entrant dans le moyen de mélangeage et les propriétés du mélange sortant du moyen de mélangeage.
Dans des modes de réalisation de l’invention, le système 100 (et/ou un site incorporant le système 100) peut recevoir des commandes vocales ou d'autres données audio représentant, pour exemple, une démarche ou un arrêt de capture d’échantillons de l’air ambiante entrant dans le dispositif 120. La demande peut inclure une demande pour l'état actuel d'un cycle de mélangeage réalisé par l’installation de production 110. Une réponse générée peut être représentée de manière audible, visuelle, tactile (par exemple, en utilisant une interface haptique), virtuelle et/ou augmentée.
Les liants plastiques du filament ne servent que de vecteur de mise en forme. Ces liants plastiques sont ensuite ôtés par des opérations dites de déliantage. Une pièce dite « pièce brune » est alors obtenue. Puis après une opération de frittage, une pièce finale frittée est obtenue.
Ce procédé FFF utilise une bobine de filament dont le diamètre est compris entre 1,75 mm et 2,85 mm. Une composition d’un mélange de poudre métallique et de liant plastique est utilisée pour obtenir ledit filament. Cette composition comprend 9% en masse de polyoxymethylène copolymère (POM-C), 1% en masse de polypropylène (PP) et 90% en masse ou 60% en volume d’une poudre métallique.
Des essais sur une ligne d’extrusion montrent qu’un tel filament extrudé est très cassant à froid. Il en résulte que l’enroulage dudit filament sur une bobine ne peut être réalisé qu’en le maintenant à une température comprise entre 70°C et 90°C pour laquelle le filament reste suffisamment souple.
Comme illustré en , cette température de chauffe a un effet sur un module d’élasticité et une ductilité du matériau. La comprend deux graphiques : un premier graphique illustrant une contrainte de flexion en MPa 12 en fonction d’un allongement en pourcentage 14 et un second graphique illustrant un rayon de bobine en mm 16 en fonction dudit allongement 18. Dans le premier graphique, un premier type de courbes 20 correspond à des essais de flexion réalisé à une température ambiante alors qu’un second type de courbes 22 correspond à des essais de flexion réalisés à 80°C. On note ainsi qu’à 80°C, un allongement à la rupture du matériau est supérieur à 5% alors qu’à température ambiante, l’allongement à la rupture du matériau n’excède pas 0,5%. Ces deux graphiques démontrent que l’enroulage sur une bobine ayant un rayon interne de 70 mm doit être réalisé à une température comprise entre 70°C et 90°C.
Ces observations concernant un enroulage de filament sont également valables pour un déroulage de filament. Le déroulage de filament doit donc être réalisé à chaud dans la même gamme de température. Cela est difficile à mettre en œuvre et génère des contraintes notables sur ledit procédé. Comme illustré en , il faut, en effet, une imprimante permettant un réchauffage 24 de la bobine dans cette même gamme de température.
La présente invention vise à remédier à cette problématique de façon simple et peu coûteuse.
Résumé Le présent document concerne un procédé de fabrication d’une bobine d’un filament, ledit procédé comprenant les étapes : extruder un mélange de liants cristallins ou semi-cristallins et d’au moins 90% en masse ou 60% en volume de poudre métallique ou céramique de sorte à obtenir un filament ; réaliser une trempe dudit filament à une température de trempe déterminée pour abaisser entre 5% et 15% un taux de cristallinité dans lesdits liants ; enrouler ledit filament, autour de la bobine, à une température comprise entre 10°C et une température inférieure à la température de trempe.
Grâce à l’étape de trempe, le taux de cristallinité dans lesdits liants est abaissé, ce qui a pour conséquence de rendre le filament plus souple. En effet, un module d’élasticité est abaissé et une ductilité est augmentée par rapport aux méthodes de l’art antérieur. Ainsi, les risques de casse du filament lors d’une manipulation au cours de l’enroulage ou du déroulage sont évités.
Grâce au procédé selon l’invention, aucune modification de composition du mélange de liants et de poudre métallique ou céramique n’est nécessaire. En effet, une modification de la composition du mélange obligerait à recommencer les études relatives au déliantage et au frittage qui sont deux étapes intervenant postérieurement à l’obtention dudit filament. Ainsi, une augmentation de la teneur en liant pour rendre le filament plus souple augmente un retrait en frittage. Aucune des étapes actuelles du procédé FFF ne nécessite de réajustement, ce qui facilite la mise en place des nouvelles étapes du procédé de fabrication de la bobine de filament.
Ce procédé permet d’éviter d’avoir recours au réchauffage dudit filament lors de l’enroulage au cours de la fabrication et/ou lors de son utilisation sur une imprimante au moment du déroulage au cours du procédé FFF. Il évite aussi d’avoir recours à un compartiment chauffé dans lequel le filament est assoupli avant de pénétrer dans la chambre de fabrication et simplifie ainsi la conception de l’imprimante.
La température de trempe peut être comprise entre 10°C et 80°C.
Cette température permet de diminuer le taux de cristallinité et ainsi de favoriser une souplesse du filament.
La trempe peut comprendre un bain de refroidissement à eau ou avec un autre liquide thermostaté ou un flux de gaz à température contrôlée.
Le liant semi-cristallin peut comprendre un copolymère de polyoxymethylène (POM-C) et du polypropylène (PP).
Le filament peut avancer dans un bain de trempe avec un débit massique compris entre 100 g/min et 140 g/min.
Ce débit massique est décidé sur un critère de vitesse de refroidissement dudit filament de façon à assurer l’obtention d’un taux de cristallinité inférieur à une valeur cible, garantissant les propriétés du matériau.
Mode 27 : Composition de caoutchouc selon l’un quelconque des modes 1 à 26 dans laquelle le taux total de charge renforçante varie de 30 pce à 150 pce.
Mode 28 : Composition de caoutchouc selon l’un quelconque des modes 1 à 27 dans laquelle la silice hydrophile a une CTAB allant de 140 m 2 /g à 200 m 2 /g.
Mode 29 : Composition de caoutchouc selon l’un quelconque des modes 1 à 28 dans laquelle l’agent de couplage silane est un silane polysulfuré.
Mode 30 : Composition de caoutchouc selon le mode 29 dans laquelle le silane polysulfuré est de formule (2) Z – A 1 - S x – A 1 - Z (2) dans laquelle : - x est un entier de 2 à 8, de préférence de 2 à 5 ; - les symboles A 1 , identiques ou différents, représentent un radical hydrocarboné divalent (de préférence un groupement alkylène en C 1 -C 18 ou un groupement arylène en C 6 -C 12 , plus particulièrement un alkylène en C 1 -C 10 , notamment en C 1 -C 4 , en particulier le propylène) ; - les symboles Z, identiques ou différents, répondent à l'une des trois formules suivantes : dans lesquelles : - les radicaux R 1 , substitués ou non substitués, identiques ou différents entre eux, représentent un groupe alkyle en C 1 -C 18 , cycloalkyle en C 5 -C 18 ou aryle en C 6 -C 18 (de préférence des groupes alkyles en C 1 -C 6 , cyclohexyle ou phényle, notamment des groupes alkyles en C 1 -C 4 , plus particulièrement le méthyle et/ou l'éthyle), - les radicaux R 2 , substitués ou non substitués, identiques ou différents entre eux, représentent un groupe alcoxyle en C 1 -C 18 ou cycloalcoxyle en C 5 -C 18 (de préférence un groupe choisi parmi alcoxyles en C 1 -C 8 et cycloalcoxyles en C 5 -C 8 , plus préférentiellement encore un groupe choisi parmi alcoxyles en C 1 -C 4 , en particulier méthoxyle et éthoxyle).
Mode 31 : Pneumatique qui comprend une composition de caoutchouc définie à l’un quelconque des modes 1 à 30.
Mode 32 : Pneumatique qui comprend une composition de caoutchouc définie à l’un quelconque des modes 1 à 30 dans sa bande de roulement.
Exemples Propriétés dynamiques Les propriétés dynamiques G* et tanδ(max) sont mesurées sur un viscoanalyseur (Metravib VA4000), selon la norme ASTM D 5992-96. On enregistre la réponse d’un échantillon de composition vulcanisée (éprouvette cylindrique de 4 mm d’épaisseur et de 400 mm² de section), soumis à une sollicitation sinusoïdale en cisaillement simple alterné, à la fréquence de 10Hz à 60°C. On effectue un balayage en amplitude de déformation de 0.1% à 100% (cycle aller), puis de 100% à 0.1% (cycle retour). Les résultats exploités sont le module complexe de cisaillement dynamique (G*) et le facteur de perte tanδ. Pour le cycle retour, on indique la valeur maximale de tanδ observée, noté tanδ(max).
Propriétés de vulcanisation : Les mesures sont effectuées à 150°C avec un rhéomètre à chambre oscillante, selon la norme DIN 53529 - partie 3 (juin 1983). L'évolution du couple rhéométrique en fonction du temps décrit l'évolution de la rigidification de la composition par suite de la réaction vulcanisation. Les mesures sont traitées selon la norme DIN 53529 - partie 2 (mars 1983). Ti est le délai d'induction, c'est-à-dire le temps nécessaire au début de la réaction de vulcanisation. Tα (par exemple T95) est le temps nécessaire pour atteindre une conversion de α%, c'est-à-dire α% (par exemple 95%) de l'écart entre les couples minimum et maximum.
Microstructure des élastomères par analyse de résonance magnétique nucléaire : La microstructure des élastomères est déterminée par analyse RMN 1 H, suppléée par l’analyse RMN 13 C lorsque la résolution des spectres RMN du 1 H ne permet pas l’attribution et la quantification de toutes les espèces. Les mesures sont réalisées à l’aide d’un spectromètre RMN BRUKER 500MHz à des fréquences de 500.43 MHz pour l’observation du proton et 125.83MHz pour l’observation du carbone. Pour les élastomères non solubles mais ayant la capacité de gonfler dans un solvant, est utilisée une sonde HRMAS 4mm z-grad permettant d'observer le proton et le carbone en mode découplé du proton. Les spectres sont acquis à des vitesses de rotation de 4000Hz à 5000Hz. Pour les mesures sur des élastomères solubles, est utilisée une sonde RMN liquide permettant d'observer le proton et le carbone en mode découplé du proton. La préparation des échantillons non solubles est faite dans des rotors remplis avec le matériau analysé et un solvant deutéré permettant le gonflement, en général du chloroforme deutéré (CDCl3). Le solvant utilisé doit toujours être deutéré et sa nature chimique peut être adaptée par l’homme du métier. Les quantités de matériau utilisées sont ajustées de façon à obtenir des spectres avec une sensibilité et une résolution suffisante. Les échantillons solubles sont mis en solution dans un solvant deutéré (environ 25mg d'élastomère dans 1mL), en général du chloroforme deutéré (CDCl3). Le solvant ou coupage de solvant utilisé doit toujours être deutéré et sa nature chimique peut être adaptée par l’homme du métier. Dans les deux cas (échantillon soluble ou échantillon gonflé): Pour la RMN du proton est utilisée une séquence simple impulsion de 30°. La fenêtre spectrale est réglée pour observer l’ensemble des raies de résonances appartenant aux molécules analysées. Le nombre d’accumulation est réglé afin d’obtenir un rapport signal sur bruit suffisant pour la quantification de chaque motif. Le délai de recyclage entre chaque impulsion est adapté pour obtenir une mesure quantitative. Pour la RMN du carbone est utilisée une séquence simple impulsion 30° avec un découplage du proton uniquement pendant l’acquisition pour éviter les effets « Overhauser Nucléaire » (NOE) et rester quantitatif. La fenêtre spectrale est réglée pour observer l’ensemble des raies de résonances appartenant aux molécules analysées. Le nombre d’accumulation est réglé afin d’obtenir un rapport signal sur bruit suffisant pour la quantification de chaque motif. Le délai de recyclage entre chaque impulsion est adapté pour obtenir une mesure quantitative. Les mesures de RMN sont réalisées à 25°C.
Préparation des compositions de caoutchouc : Quatre compositions de caoutchouc C1 à C4 sont préparées. On procède pour la fabrication de ces compositions de la manière suivante : On introduit dans un mélangeur interne (taux de remplissage final : environ 70% en volume), dont la température initiale de cuve est d’environ 80°C, l’élastomère, puis la silice ou les silices, le cas échéant l’agent de couplage silane polysulfuré, ainsi que les divers autres ingrédients à l’exception du système de vulcanisation. On conduit alors un travail thermomécanique (phase non-productive) en une étape, qui dure environ 5 min à 6 minutes, jusqu’à atteindre une température maximale de « tombée » de 160°C. On récupère le mélange ainsi obtenu, on le refroidit puis on incorpore du soufre et un accélérateur type sulfénamide sur un mélangeur (homo-finisseur) à 23°C, en mélangeant le tout (phase productive) pendant un temps approprié (par exemple entre 5 et 12 min).
Les compositions de caoutchouc C1 à C4 contiennent toutes un élastomère diénique fortement saturé, l’élastomère E1, un système de vulcanisation, une charge renforçante comprenant une silice. La composition de caoutchouc C1 est une composition témoin, la composition de caoutchouc C4 est une composition comparative.
Seules les compositions C2 et C3 sont conformes à l’invention, puisque la charge renforçante contient à la fois une silice hydrophile et une silice préhydrophobée par un traitement avec un mercaptosilane. La silice dans C1 est une silice hydrophile, la silice dans C4 est une silice préhydrophobée par un traitement avec un mercaptosilane. Le taux de l’agent de couplage silane polysulfuré, « Si69 », dans C1 à C3 est indexée sur la valeur de la surface spécifique (CTAB) de la silice hydrophile utilisé respectivement dans C1 à C3.
Les formulations (en pce) des compositions de caoutchouc C1 à C4 sont décrites dans le tableau 1 (table 1). Les compositions ainsi obtenues sont ensuite calandrées, soit sous forme de plaques (d’une épaisseur allant de 2 à 3 mm) ou fines feuilles de caoutchouc, pour la mesure de leurs propriétés physiques ou mécaniques après vulcanisation à 150°C (état cuit), soit sous la forme de profilés directement utilisables, après découpage et/ou assemblage aux dimensions souhaitées, par exemple comme produits semi-finis pour pneumatiques.
représente en vue avant la couronne anti-retour de la manivelle des figures précédentes ;
représente en vue latérale la coopération entre les couronnes anti-retour respectives de l’organe d’actionnement et de la manivelle (non représentée) des figures précédentes.
En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un pédalier pour vélo, ainsi qu’un vélo comprenant un cadre équipé d’un tel pédalier.
Le pédalier comprend un arbre 1 monté en rotation dans un boîtier 2 et au moins un plateau 3 solidaire dudit arbre pour transmettre le couple de rotation à un mécanisme de déplacement du vélo.
Dans le mode de réalisation représenté, le boîtier 2 est formé d’une pièce tubulaire indépendante destinée à être fixée dans un logement prévu à cet effet dans le cadre d’un vélo (non représenté). En variante, le boîtier 2 peut être intégré au cadre du vélo, en étant formé d’une seule pièce avec ledit cadre.
Sur les figures 1b et 2, l’arbre 1 est monté dans le boîtier 2 par l’intermédiaire de deux paliers à roulement 4a, 4b, qui sont interposés entre ledit boîtier et respectivement une première 5a et une deuxième 5b portées de la périphérie dudit arbre.
Au moins une portée 5a, 5b présente un épaulement 7 sur lequel le palier 4a, 4b correspondant est en butée axiale, une bague 6a, 6b étant montée sur le boîtier 2 pour assurer la précharge dudit palier sur ledit épaulement.
Dans la description, les termes de positionnement dans l’espace sont pris en référence à l’axe de rotation de l’arbre 1 (horizontal sur les figures1b et 2), et sont relatifs à une direction respectivement parallèle et perpendiculaire à cet axe pour les termes « longitudinal » et « radial », un positionnement respectivement proche et éloigné de cet axe pour les termes « intérieur » et « extérieur ».
Sur les figures, chaque portée 5a, 5b présente un tel épaulement 7, le pédalier comprenant une première 6a et une deuxième 6b bagues pour assurer la précharge d’un palier 4a, 4b sur respectivement la première portée 5a et la deuxième portée 5b. En particulier, chaque bague 6a, 6b présente une périphérie extérieure filetée destinée à coopérer avec un bord interne fileté formé dans respectivement une extrémité du boîtier 2.