FR2620965A1 - Procede et appareil pour la vulcanisation d'articles a parois epaisses - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé pour contrôler la vulcanisation d'un article à parois épaisses qui se trouve dans la cavité d'un moule. Selon l'invention, la capacité de radiateur de chaleur d'un article à parois épaisses qui est vulcanisé par un liquide chaud fournissant de la chaleur à un côté de la paroi, permet au point de moindre vulcanisation de recevoir un taux supérieur d'équivalents de vulcanisation, même après remplacement du liquide chaud par un liquide froid; l'autre côté de la paroi continue à être chauffé; comme un tel changement est effectué avant que PLC n'ait reçu le nombre minimum d'équivalents de vulcanisation requis pour effectuer une vulcanisation au PLC, un agencement de soupapes V1-V8, CV1-CV3 est prévu qui permet au changement de s'effectuer sans chute de pression, dans la vessie, suffisante pour permettre au pneumatique d'être soufflé parce qu'il est non vulcanisé lorsque le changement est effectué; un tel changement pré-vulcanisation ne peut être fait lorsque la vapeur est remplacée par de l'eau à température ambiante. L'invention s'applique notamment aux pneumatiques.
Description
La présente invention se rapporte à l'utilisation des équations de transfert de chaleur pour arriver à un compromis profitable entre la mauvaise conductivité des élastomères poreux non vulcanisés et la haute conductivité d'un moule en métal, usuellement en aluminium, dans lequel un article à parois épaisses en un élastomère vulcanisable est vulcanisé sous la haute pression exercée par un fluide chaud. Le terme #à parois épaisses" indique une section transversale de l'élastomère, usuellement du caoutchouc, d'une épaisseur suffisante pour former un radiateur sensible de chaleur.Par exemple, une carcasse de pneumatique à l'état vert (non vulcanisée) est vulcanisée dans un moule par chauffage avec une vessie sous pression de fluide insérée dans le pneumatique, tandis que la surface externe du pneumatique est chauffée par contact avec les surfaces d'un moule chauffé, usuellement chauffé à la vapeur.
Plus particulièrement, 11 invention se rapporte à un procédé pour délivrer le nombre optimum d'équivalents de vulcanisation à un article à vulcaniser, ce nombre d'équivalents étant délivré au point de moindre vulcanisation (PLC) après remplacement du liquide chaud sous pression sur une surface de l'article (disons la surface interne) par un liquide froid à la même pression, tandis que l'autre surface (la surface externe) est encore chauffée. Le remplacement du liquide chaud par un liquide froid, appelé "changement" est effectué avant que l'article ne soit enlevé du moule, sans même momentanément détendre la pression, et sans détecter la température en aucun point,à l'intérieur de l'article1 tandis qu'il est vulcanisé.
Un "équivalent de uulcanisation#est défini comme une minute de temps de vulcanisation à une température constante de référence, usuellement de 1380C. PLC s'appelle ainsi parce que c'est le point critique auquel le nombre souhaité d'équivalents de vulcanisation doit être délivré. Lorsque ni plus ni moins d'équivalents de vulcanisation que le nombre optimum sont délivrés au PLC, l'article est considéré comme ayant eu une "vulcanisation parfaite". Les méthodes de calcul du nombre d'équivalents de vulcanisation à délivrer, ou de détermination de l'emplacement de PLC sont connues et ne sont qu'accessoires à la présente invention.
Comme la pression dans la vessie doit être maintenue lorsque la température baisse rapidement, il sera évident que le procédé de cette invention ne peut être mis en pratique qu'avec un liquide chaud mis en circulation dans la vessie, et non pas de la vapeur.
L'article peut être un pneumatique, un tampon pour un amortisseur, des blocs d'amortissement pour voies de garage de voiesferrées, des joints de dilatation pour plates-formes et ponts, des infrastructures moulées de croisement pour voies ferrées, ou tout article de forme arbitraire, à condition que son épaisseur soit suffisante pour bénéficier du temps de retard pour le transfert de chaleur à travers un moule en métal très conducteur. Ce temps de retard est fonction des propriétés physiques de l'élastomère non vulcanisé, du moule, de la température et de la pression des fluides de vulcanisation et des relations de transfert de chaleur à l'état instable qui règlent la vulcanisation de l'article.Une plus ample référence à l'article sera faite en spécifiant un pneumatique, plus particulièrement un pneumatique d'automobile, de camion ou "tout terrain" (OTR) où la carcasse a une épaisseur sensible et la portion de contact avec la route, comprenant la bande de roulement, a au moins environ 12 mm d'épaisseur.
On a depuis longtemps reconnu qu'un pneumatique chaud, fraichement enlevé d'un moule de vulcanisation continue à se vulcaniser tandis qu'il se refroidit, bien que la température au PLC commence à chuter dès que le pneumatique est enlevé du moule. Plus correctement, un pneumatique est typiquement survulcanisé dans les zones les plus proches des sources de chaleur même si la vulcanisation parfaite est obtenue au PLC, et continue à se survulcaniser pendant qu'il refroidit.
Traditionnellement, pour éviter une survulcanisation excessive d'une carcasse, une carcasse vulcanisée est enlevée d'une presse de vulcanisation, rapidement montée sur un formeur, gonflée et on la laisse refroidir à température ambiante avant qu'elle ne soit déchargée sur un convoyeur pour triage, stockage et expédition. Une survulcanisation excessive de la carcasse est bien plus néfaste que celle de la bande de roulement, et il est heureux que la géométrie d'un pneumatique soit telle que dans le présent procédé, l'étendue de survulcanisation de la bande de roulement dûe à la continuation du chauffage après le changement, ne soit pas plus importante que dans un procédé conventionnel de vulcanisation.
Une utilisation particulière du temps de retard est faite dans la vulcanisation d'une carcasse en corde de nylon caoutchoutée comme cela est défini dans le brevet US No.3718721 à Gould et autres, où le moyen de chauffage du moule est rendu inactif lorsqu'un état prédéterminé de vulcanisation a été atteint. Comme cela a été clairement indiqué à la colonne 5, lignes 44-49, un état satisfaisant de vulcanisation est atteint et l'ouverture de la presse est amorcée lorsque la comparaison de la température mesurée avec la température de référence de vulcanisation et le temps écoulé de la vulcanisation indique que l'état de vulcanisation est tel qu'aucune porosité ne peut se développer dans le pneumatique lors de la détente de la pression dans la presse.
Evidemment, si l'état de vulcanisation est tel que le pneumatique soit "soufflé" si la pression est détendue, le pneumatique sera détruit. Un pneumatique est considéré comme état "soufflé" lorsque son état de vulcanisation est tel que suffisamment de gaz (air, produits par la réaction de vulcanisation)soientpiégés dans le caoutchouc pour dilater le corps, souvent à une force trop importante pour être contenue parce que le caoutchouc n'est pas suffisamment vulcanisé.
Lorsqu'il est suffisamment vulcanisé, même si le nombre optimum d'équivalents de v-ulcanisation n'est pas encore délivré au PLC, la plus grande partie des gaz piégés se sont échappés à travers des évents dans le moule, la matrice de caoutchouc est sensiblement totalement renforcée en vertu de la réticulation des chaînes de polymère, et la détente de la pression ne produit pas de manière significative une plus grande porosité que celle du caoutchouc bien vulcanisé.
Ainsi Gould et autres enseignent que lorsqu'un changement total prédéterminé de l'état total de vulcanisation a été obtenu, l'ordinateur actionne un mécanisme à soupape qui contrôle l'alimentation en vapeur pour l'arrêter. A ce moment, l'ordinateur actionne un mécanisme d'ouverture du moule et tout le pneumatique est enlevé (voir colonne 5, lignes 13-19). Evidemment, si au moment où le mécanisme de l'ouverture du moule est actionné, la température en un point dans le pneumatique est au-delà de celle à laquelle le pneumatique peut être soufflé, le pneumatique est détruit.
Même si le moule n'a pas été ouvert, le flux froid ne peut être amorcé qu'après que la vulcanisation ait été au-delà du point où la porosité se développerait si la pression était détendue. En d'autres termes, le moule ne peut être inondé de froid qu'après suppression du risque de soufflage du pneumatique. Ce risque était une conséquence nécessaire de devoir détendre la pression, ne serait-ce qu'instantanément, pour faire le changement d'une alimentation en vapeur à un fluide froid. Ce n'était qu'à la fin du changement qu'un flux froid pouvait être amorcé dans la presse pour refroidir le pneumatique. En faisant ainsi, c'est-à-dire un flux froid dans le moule immédiatement après annulation du risque du soufflage du pneumatique, on a trouvé une façon d'utiliser de manière profitable la portion du temps de retard permettent à la chaleur stockée d'être utilisée pour durcir les cordes de nylon et minimiser la distorsion de la carcasse.
Il était essentiel que le point où la porosité se développerait soit passé avant le changement de la vapeur saturée à l'eau froide, parce que le changement brusque de température produit nécessairement une trop grande chute de la pression de la vapeur saturée. Si , par exemple, de la vapeur saturée à 1479 kPa et 1980C était remplacée par de l'eau à 37,80C avant que le caoutchouc ne soit vulcanisé à un point où la porosité se développe parce que le caoutchouc était jusqu'à maintenant non vulcanisé, la chute de pression serait si importante que le pneumatique serait souffle . Cela est dû au fait que la vapeur dans la vessie ne peut être instantanément déplacée et la vessie remplie d'eau froide. En réalité, il faut un certain temps pour déplacer la vapeur de la vessie et pour remplir la vessie avec de l'eau.Cela n'est pas pour dire que la vapeur ne peut d'abord être déplacée par l'eau chaude à la même température que la vapeur saturée pour qu'il n'y ait pas de chute de pression, l'alimentation en eau chaude à son tour, étant alors déplacée par l'eau froide, ce que l'on appelle "flux froid".
Comme cela est évident, un changement d'une alimentation chaude à un flux froid sans au moins momentanément détendre la pression ne serait pas possible sans utiliser une séquence de fonctionnement des soupapes décrite ci-dessous. En effectuant le changement alors que la carcasse est non vulcanisée, et dans un état tel que le pneumatique puisse être soufflé lors de la détente de la pression dans la presse, cela permet d'utiliser de manière profitable la quantité maximale de temps de retard sans effectuer de mesure directe de la température dans le pneumatique vulcanisé.
Le moyen pour suivre PLC sans détecter la température dans le pneumatique est révélé dans le brevet US No.4 371 483 à Mattson. Cependant,l'intérêt de Mattson était fortement focalisé sur le problème d'imiter un programme de différence définie tridimensionnelle pour suivre PLC sans détecter une température dans le corps. Dix années après le brevet
No. 3 718 721 de Gould, ce fut au tour du brevet
No. 4 371 483 de Mattson de donner un procédé efficace de vulcanisation sans détecter la température. Le problème qu'il a résolu était suffisamment formidable sans y immiscer une autre variable, c'est-à-dire le flux froid d'un côté du moule, typiquement le côté vessie, tandis que l'autre côté continue à être chauffé.Il n'y avait aucune raison de lire au-delà des problèmes de la définition de l'emplacement du PLC, et de quantifier le nombre d'équivalents de vulcanisation délivrés à ce point, problèmes auxquels s'adressaient Gould et autres et Mattson, pour tenter de s'adresser au problème du passage du chaud au flux froid sensiblement instantanément, sans détendre la pression, à une température à laquelle le pneumatique serait autrement soufflé.
No. 3 718 721 de Gould, ce fut au tour du brevet
No. 4 371 483 de Mattson de donner un procédé efficace de vulcanisation sans détecter la température. Le problème qu'il a résolu était suffisamment formidable sans y immiscer une autre variable, c'est-à-dire le flux froid d'un côté du moule, typiquement le côté vessie, tandis que l'autre côté continue à être chauffé.Il n'y avait aucune raison de lire au-delà des problèmes de la définition de l'emplacement du PLC, et de quantifier le nombre d'équivalents de vulcanisation délivrés à ce point, problèmes auxquels s'adressaient Gould et autres et Mattson, pour tenter de s'adresser au problème du passage du chaud au flux froid sensiblement instantanément, sans détendre la pression, à une température à laquelle le pneumatique serait autrement soufflé.
On a découvert que le temps de retard dans la vulcanisation d'un pneumatique pouvait être utilisé avantageusement pour produire les équivalents souhaités de vulcanisation tandis que le pneumatique était encore vulcanisé dans le moule, en remplaçant le fluide chaud par un fluide froid sans libérer la haute pression du fluide de vulcanisation, même momentanément. Ce remplacement est accompli avant le moment où le nombre souhaité d'équivalents de vulcanisation est délivré au point de moindre vulcanisation, et tandis que la température à ce point est suffisamment élevée pour "souffler le pneumatique" si la pression est détendue parce que les gaz piégés peuvent produire de la porosité.
La présente invention a par conséquent pour objet général un procédé de vulcanisation d'un article en forme en un élastomère vulcanisable ayant une épaisseur d'au moins 18 mm, dans un moule intérieurement et extérieurement chauffé par des fluides chauds de vulcanisation sous une pression d'au moins environ 790 kPa, sans mesurer aucune température dans le corps de l'article et en remplaçant un fluide chaud de vulcanisation par un fluide froid à la même pression sans détendre la pression même momentanément sur une surface de l'article, de manière que la vulcanisation de l'article progresse jusqu'à ce que le nombre souhaité d'équivalents de vulcanisation soit délivré au point de moindre vulcanisation du fait du chauffage contin#u à travers l'autre surface.
La présente invention a pour objet plus spécifique de procurer un moyen pour déterminer le point auquel, dans le cycle de vulcanisation d'un article, le fluide chaud de vulcanisation, qu'il soit interne ou externe, doit être remplacé par un fluide froid, ainsi qu'un moyen pour effectuer le changement sensiblement instantanément, bien que la température en tout point dans le corps de l'article, au moment où le changement est effectué, soit suffisamment élevée pour souffler le pneumatique si la pression est détendue avant que le remplacement ne soit terminé.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels::
- la figure 1 montre une vue en section transversale partielle du pneumatique dans un moule
- la figure 2 montre un graphique où la température en des points spécifiques du pneumatique est représentée en fonction de la distance de la vessie après chacun de quatre intervalles de temps après début du procédé de vulcanisation;et
- la figure 3 est un diagramme de la robinetterie illustrant schématiquement la tuyauterie et la robinetterie pour effectuer un changement d'eau chaude à haute pression à de l'eau froide à haute pression dans la vessie sans perdre suffisamment de pression pour affecter le pneumatique se vulcanisant de manière néfaste.
- la figure 1 montre une vue en section transversale partielle du pneumatique dans un moule
- la figure 2 montre un graphique où la température en des points spécifiques du pneumatique est représentée en fonction de la distance de la vessie après chacun de quatre intervalles de temps après début du procédé de vulcanisation;et
- la figure 3 est un diagramme de la robinetterie illustrant schématiquement la tuyauterie et la robinetterie pour effectuer un changement d'eau chaude à haute pression à de l'eau froide à haute pression dans la vessie sans perdre suffisamment de pression pour affecter le pneumatique se vulcanisant de manière néfaste.
L'invention est illustrée en se référant particulièrement à la vulcanisation d'un grand pneumatique (3600x51) pour tout terrain (OTR) dans un réchauffeur à creuset. Le pneumatique pèse environ 2268 kg. Le nombre calculé d'équivalents de vulcanisation requis au PLC est de 30. PLC se trouve à environ 100 ml radialement vers l'intérieur d'un point dans l'épaulement où il contacte la vessie.
L'intérieur du pneumatique est vulcanisé avec une vessie mise sous pression à l'eau, chauffée avec un cycle interne prédéterminé côté eau et l'extérieur du pneumatique est vulcanisé concurremment par chauffage du moule à la vapeur avec un cycle externe prédéterminé côté vapeur. Trois moyens formant conduits de transfert de chaleur, utilisés pour vulcaniser le pneumatique, sont identifiés comme suit : (1) une ligne de"remplissage d'eau "pour l'eau chaude sous pression, également utilisée pour un pré-remplissage à la vapeur afin de préchauffer le pneumatique avant que le remplissage à l'eau ch- ne commence ; (2) une boucle de circulation d'eau chaude et j une boucle de circulation d'eau froide.
Pour commencer, le temps requis pour chaque étape dans le cycle conventionnel de vulcanisation du pneumatique est donné ci-dessous pour le pneumatique identifié ci-dessus.
Cycle interne, côté eau Temps, minutes (1) pré-remplissage de vapeur saturée à l980C 10 (2) remplissage vessie avec de a à1680C et sous 2857kPa 15 (3) début et maintien de la circulation d'eau .chaude 755 (4) purge d'eau vers réservoir de récupération * 20 (5) rinçage avec de l'eau froide (200C) sous 1824kPa 10 (6) rinçage avec un gaz à 200C sous 1824 kPa 10 (7) purge du gaz 20 *Le nombre requis d'équivalents de vulcanisation (30) a été délivré au PLC lorsque cette période de purge a commencé. Le nombre d'équivalents de vulcanisation délivré à proximité de la surface interne du pneumatique est de 1060.
Cycle externe, côté vapeur Temps, minutes
(1) retard 45
(2) mise sous pression à la
vapeur saturée à 129du 605
(3)purge de la vapeur 130
(4) refroidissement des moules par jets
d'eau ; purge externe 60
Le temps total pour un cycle complet est de 840 minutes. Le
temps à partir du début de vulcanisation jusqu'au moment où
la purge de l'eau chaude commence est de 780minutes.
(1) retard 45
(2) mise sous pression à la
vapeur saturée à 129du 605
(3)purge de la vapeur 130
(4) refroidissement des moules par jets
d'eau ; purge externe 60
Le temps total pour un cycle complet est de 840 minutes. Le
temps à partir du début de vulcanisation jusqu'au moment où
la purge de l'eau chaude commence est de 780minutes.
En se réfèrant maintenant aux dessins, la figure 1
illustre une portion d'un pneumatique à l'état vert, généra
lement indiqué par le chiffre de référence 10, qui comprend
une bande de roulement 12 en caoutchouc, une portion de corps
13 faite de caoutchouc renforcé de cordes, une paire d'épaule
ments 14, dont un est représenté,et une paire de portions de
bourrelet 16, dont une est représentée.
illustre une portion d'un pneumatique à l'état vert, généra
lement indiqué par le chiffre de référence 10, qui comprend
une bande de roulement 12 en caoutchouc, une portion de corps
13 faite de caoutchouc renforcé de cordes, une paire d'épaule
ments 14, dont un est représenté,et une paire de portions de
bourrelet 16, dont une est représentée.
Le pneumatique 10 est vulcanisé dans le moule 30
comprenant une moitié supérieure 34 et une moitié inférieure
(non représentée) qui est l'image miroir de la moitié supérieure.Une vessie gonflable 36 est insérée dans le pneumatique
10 juste avant que les moitiés du moule ne soient hermétique
ment pressées l'une contre l'autre.
comprenant une moitié supérieure 34 et une moitié inférieure
(non représentée) qui est l'image miroir de la moitié supérieure.Une vessie gonflable 36 est insérée dans le pneumatique
10 juste avant que les moitiés du moule ne soient hermétique
ment pressées l'une contre l'autre.
Un liquide chaud sous pression est utilisé pour trans
férer la chaleur à la surface interne du pneumatique. On
notera que dans un article autre qu'un pneumatique, la vessie
peut être prévue contre une surface extérieure tandis que la
surface interne est chauffée. Ainsi, il suffit qu'une surface
de l'article soit chauffée par un liquide chaud sous pression
et que sa surface opposée soit chauffée par tout moyen
pratique.
férer la chaleur à la surface interne du pneumatique. On
notera que dans un article autre qu'un pneumatique, la vessie
peut être prévue contre une surface extérieure tandis que la
surface interne est chauffée. Ainsi, il suffit qu'une surface
de l'article soit chauffée par un liquide chaud sous pression
et que sa surface opposée soit chauffée par tout moyen
pratique.
Dans la description ici, on se réfère particulièrement
à un pneumatique qui est chauffé par une vessie interne, et
qui est extérieurement chauffé à la vapeur. Traditionnellement, le
liquide chaud utilisé est de l'eau (que l'on appelle également "circulation chaude') à une température comprise entre environ 1210C et environ 2600C, et mieux entre environ 135du et environ 2320C, et sous une pression d'au moins 790 kPa, de préférence comprise entre environ 1480 kPa et 3546 kPa.
à un pneumatique qui est chauffé par une vessie interne, et
qui est extérieurement chauffé à la vapeur. Traditionnellement, le
liquide chaud utilisé est de l'eau (que l'on appelle également "circulation chaude') à une température comprise entre environ 1210C et environ 2600C, et mieux entre environ 135du et environ 2320C, et sous une pression d'au moins 790 kPa, de préférence comprise entre environ 1480 kPa et 3546 kPa.
Le changement est fait pour l'eau froide (que l'on appelle "circulation froide")à la même pression que l'eau chaude mais à température ambiante. L'eau est mise en circulation en étant introduite par une entrée 50 de la vessie et ressort par une sortie 52. La température et la pression de l'eau, et le temps pour chaque portion du cycle ,sont traditionnellement contrôlés pour produire le nombre requis d'équivalents de vulcanisation au PLC.
En se référant à la figure 3, elle montre schématiquement un diagramme de robinetterie pour le remplissage d'une vessie par de la vapeur,pour donner au pneumatique à vulcaniser une surpression,puis le remplissage de la vessie par de l'eau chaude de remplissage ; et ensuite la circulation d'eau chaude à travers la vessie ; et enfin le passage au flux froid.
Pour contrôler le procédé de vulcanisation, par temporisation du chauffage et du refroidissement de la surface interne du pneumatique, il faut des vannes et robinets pour
(a) arrêter l'écoulement de l'eau chaude tout en continuant à chauffer extérieurement le moule et concurremment effectuer un changement à un écoulement d'eau relativement froide en
(b) introduisant un écoulement d'eau froide pour refroidir ladite surface avant que le point de moindre vulcanisation ne reçoive le nombre requis d'équivalents de vulcanisation, suffisant pour annuler la porosité du pneumatique, tout en continuant à chauffer extérieurement le moule, pour ainsi (c) effectuer le changement de l'eau chaude à l'eau froide sans perdre suffisamment de pression pour permettre à la porosité de se développer dans le caoutchouc, et (d) continuer à élever la température du point de moindre vulcanisation, après avoir effectué le changement, jusqu'à ce que le nombre requis d'équivalents de vulcanisation soit délivré.
(a) arrêter l'écoulement de l'eau chaude tout en continuant à chauffer extérieurement le moule et concurremment effectuer un changement à un écoulement d'eau relativement froide en
(b) introduisant un écoulement d'eau froide pour refroidir ladite surface avant que le point de moindre vulcanisation ne reçoive le nombre requis d'équivalents de vulcanisation, suffisant pour annuler la porosité du pneumatique, tout en continuant à chauffer extérieurement le moule, pour ainsi (c) effectuer le changement de l'eau chaude à l'eau froide sans perdre suffisamment de pression pour permettre à la porosité de se développer dans le caoutchouc, et (d) continuer à élever la température du point de moindre vulcanisation, après avoir effectué le changement, jusqu'à ce que le nombre requis d'équivalents de vulcanisation soit délivré.
Ce qui précède est accompli de manière simple et élégante avec
(1) une ligne d'eau de remplissage comprenant une vanne
V1 contrôlant l'écoulement de l'eau chaude sous pression d'un réservoir d'eau de remplissage, un clapet CV1 conduisant à une vanne d'alimentation V3 alimentant la vessie dans un moule (non représenté) dans le réchauffeur à creuset et une vanne de retour V4 en aval de la vessie, laquelle vanne est fermée pour arrêter l'eau de remplissage.Pour économiser la durée du cycle, une ligne de pré-remplissage de vapeur communique avec la ligne de remplissage d'eau juste en amont de CV1 de manière que de la vapeur saturée, à une pression plus faible que celle de l'eau délivrée de remplissage, puisse mettre sous pression et préchauffer la vessie avant que l'eau de remplissage ne soit introduite
(2) une boucle de circulation chaude comprenant "un premier moyen formant vanne" indiquant, dans l'ensemble, une première vanne à trois voies V2, la vanne d'alimentation
V3 et la vanne de retour V4 que l'on utilise pour contrôler la contre-pression dans le moyen formant conduit d'alimentation 22 tandis que l'article est en vulcanisation mais n'a pas encore reçu suffisamment d'équivalents de vulcanisation au PLC pour empêcher un soufflage du pneumatique, ce premier moyen formant vanne étant adapté à faire circuler l'eau chaude tout en continuant à chauffer extérieurement le moule.
(1) une ligne d'eau de remplissage comprenant une vanne
V1 contrôlant l'écoulement de l'eau chaude sous pression d'un réservoir d'eau de remplissage, un clapet CV1 conduisant à une vanne d'alimentation V3 alimentant la vessie dans un moule (non représenté) dans le réchauffeur à creuset et une vanne de retour V4 en aval de la vessie, laquelle vanne est fermée pour arrêter l'eau de remplissage.Pour économiser la durée du cycle, une ligne de pré-remplissage de vapeur communique avec la ligne de remplissage d'eau juste en amont de CV1 de manière que de la vapeur saturée, à une pression plus faible que celle de l'eau délivrée de remplissage, puisse mettre sous pression et préchauffer la vessie avant que l'eau de remplissage ne soit introduite
(2) une boucle de circulation chaude comprenant "un premier moyen formant vanne" indiquant, dans l'ensemble, une première vanne à trois voies V2, la vanne d'alimentation
V3 et la vanne de retour V4 que l'on utilise pour contrôler la contre-pression dans le moyen formant conduit d'alimentation 22 tandis que l'article est en vulcanisation mais n'a pas encore reçu suffisamment d'équivalents de vulcanisation au PLC pour empêcher un soufflage du pneumatique, ce premier moyen formant vanne étant adapté à faire circuler l'eau chaude tout en continuant à chauffer extérieurement le moule.
(3) une boucle de circulation froide comprenant 'un second moyen formant vanne" indiquant,dans l'ensemble, la première vanne à trois voies V2, la vanne d'alimentation V3, la vanne de retour V4 et une seconde vanne à trois voies VS, ce second moyen formant vanne étant adapté à effectuer un changement pour le flux d'eau froide au bon moment. Tandis que le changement du liquide chaud au flux froid se fait, la contre-pression dans le moyen formant conduit d'alimentation, c'est-à-dire la ligne 22, en amont de V4, est maintenue de manière que la pression dans la vessie soit sensiblement inchangée.
(4) un moyen pour ouvrir une vanne de liquide froid V6 en amont de la première vanne à trois voies V2 avant que le transfert à l'écoulement d'eau froide ne soit effectué et que la circulation d'eau chaude ne s'arrête, afin de ne pas perdre suffisamment de pression dans ledit vessie pour provoquer une porosité dans le pneumatique. Ainsi, la vanne d'eau froide V6 est ouverte et l'écoulement d'eau chaude est arrêté vers la vessie avant que le point de moindre vulcanisation n'ait reçu le nombre requis d'équivalents de vulcanisation suffisant pour annuler la porosité du pneumatique, mais la température du point de moindre vulcanisation continue à augmenter après avoir effectué le changement jusqu'à ce que le nombre requis d'équivalents de vulcanisation soit délivré, le moule est ouvert et le pneumatique est enlevé du moule.
En plus de détail, d'abord, V1, V2 et V3 sont fermées, V3 est ouverte, et la vanne de vapeur V8 est ouverte pour préchauffer la vessie et la mettre à une pression inférieure à celle à laquelle l'eau de remplissage doit être utilisée. Après quelques minutes, la vanne de vapeur V8 est fermée et la vanne
V1 du réservoir d'eau de remplissage est ouverte de manière que l'eau de remplissage s'écoule par la ligne 21 et le clapet CV1 vers la ligne 22,pour arriver contre la vanne V4.
V1 du réservoir d'eau de remplissage est ouverte de manière que l'eau de remplissage s'écoule par la ligne 21 et le clapet CV1 vers la ligne 22,pour arriver contre la vanne V4.
Au bout d'un certain temps, la circulation chaude est amorcée en fermant V1 et V7 (à vide) et en ouvrant les vannes
V2, V4 et V5 de manière que seule de l'eau chaude soit transférée à la ligne 22, puis la mettant en circulation à travers la vessie et le moule dans le réchauffeur à creuset 60.
V2, V4 et V5 de manière que seule de l'eau chaude soit transférée à la ligne 22, puis la mettant en circulation à travers la vessie et le moule dans le réchauffeur à creuset 60.
La vanne de retour V4 est dans la ligne 24 et le clapet CV2 est prévu dans la ligne 24 comme l'est un échangeur de chaleur 70. La ligne 25 retourne l'eau à la vanne à trois voies V2, donc, les lignes 22, 23, 24 et 25 forment ensemble la boucle de circulation chaude.
La vanne de retour V4 est requise pour contrôler et maintenir la contre-pression nécessaire lorsque l'eau chaude de remplissage est remplacée par l'eau froide. De manière assez inattendue, une tentative pour maintenir la contrepression à travers la vanne à trois voies VS seule, sans la vanne de retour V4,a pour résultat une trop grande chute de pression pendant le changement. On a trouvé que, lorsque la pression requise était au-delà de 1480 kPa, il en résultait une chute de pression supérieure à 10 de la pression requise dans le pneumtique qui était détruit.
De l'eau froide est fournie à température ambiante, usuellement par l'eau de la tour de refroidissement à une température comprise entre environ 100C et environ 380C, de la tour de refroidissement 80. L'eau est miseen circulation à travers la ligne 31, contrôlée par la vanne V6, puis vers la vanne à trois voies V2, qui peut être transférée pour arrêter l'eau chaude de la ligne 21 de manière que l'eau froide passe par la ligne 22, puis par la vanne d'alimentation V3 dans la vessie, par la vanne de retour V4 dans la ligne 23 puis par la vanne 25, la ligne 32, le clapet CV3, la ligne 33 pour retour à la ligne de refroidissement pour compléter la boucle d'eau froide.
Une ligne de purge 35 est pourvue d'une vanne V7 conduisant à une purge à vide. Une ligne de vapeur 36 contrôlée par la vanne de vapeur V8, communique avec la ligne 21 pour produire un pré-remplissage de vapeur dans la vessie à une pression réduite relativement à la pression de l'eau de remplissage à utiliser pour la vulcanisation du pneumatique.
Toutes les vannes sont actionnées par un moyen programmable de commande 80 traditionnellement utilisé pour cette fonction.
Lors d'un signal du moyen de commande programmable PC, le changement de l'eau chaude à l'eau froide se fait avant le moment où le nombre requis d'équivalents de vulcanisation est délivré au PLC. Ce changement se fait en temporisant les vannes V6 et V2 pour qu'elles s'ouvrent et en contrôlant la contre-pression avec la vanne de retour V4 qui est partiellement fermée,de manière qu'aucune pression ne soit perdue tandis que l'écoulement d'eau chaude de la ligne 25 est transféré à l'écoulement d'eau froide. Par ailleurs, le moule continue à être chauffé par la vapeur dans le réchauffeur à creuset,donc une vulcanisation externe du pneumatique continue après avoir effectué le changement.
Le temps requis pour chaque étape du cycle amélioré de vulcanisation de cette invention est donné ci-dessous pour le même pneumatique que celui identifié ci-dessus
Cycle interne, côté eau Temps, minutes (1) pré-remplissage de la vessie avec de la vapeur saturée à 1480 kPa 10 (2) remplissage de la vessie avec de l'eau à 1680C et sous 2857 kPa 15 (3) début et maintien de la circulation chaude 482 (4) changement *à l'eau froide à 320C et sous 2857 kPa 273 (5)purge d'eau vers le réservoir de récupération * 30 *le nombre requis d'équivalents de vulcanisation (30 )n' a pas été délivré au PLC lorsque ce changement se fait. Le nombre d' alents de vulcanisation délivré près de la surface interne du pneumatique est de 510.
Cycle interne, côté eau Temps, minutes (1) pré-remplissage de la vessie avec de la vapeur saturée à 1480 kPa 10 (2) remplissage de la vessie avec de l'eau à 1680C et sous 2857 kPa 15 (3) début et maintien de la circulation chaude 482 (4) changement *à l'eau froide à 320C et sous 2857 kPa 273 (5)purge d'eau vers le réservoir de récupération * 30 *le nombre requis d'équivalents de vulcanisation (30 )n' a pas été délivré au PLC lorsque ce changement se fait. Le nombre d' alents de vulcanisation délivré près de la surface interne du pneumatique est de 510.
Cycle externe, côté vapeur (1) retard 55 (2) circulation de vapeur saturée à 1290C 695 (3) purge de la vapeur, jet et vidange 60
Le temps total pour un cycle complet est de 810 minutes.
Le temps total pour un cycle complet est de 810 minutes.
Le temps à partir du début de la vulcanisation, jusqu'au moment où la purge de l'eau chaude commence, est de 507 minutes.
La distribution de chaleur dans le pneumatique qui est vulcanisé sera mieux comprise en se référant au graphique présenté à la figure 2 où les courbes sont représentées pour la distribution de température en divers points dans l'épaule- ment du pneumatique. On trouve que PLC est en un point dans l'épaulement, qui est à peu près à 100 mm de la surface interne du pneumatique à son contact avec la vessie. Les courbes représentent les températures en divers points de chaque côté de PLC tandis que le durcissement externe du pneumatique continue sans interruption.
La courbe 60, représentée pour quatre heures de vulcanisation, montre qu'à proximité de la surface interne du pneumatique, chaque point est à environ 1300C. Si l'on suit la courbe, en allant vers PLC, la température diminue progressivement, étant plus faible que 390C à PLC. Le calcul indique que chaque point proche de la surface reçoit 0,68 équivalent de vulcanisation par minute tandis que PLC reçoit moins de 0,001 équivalent de vulcanisation par minute.
La courbe 62, représentée pour 6,33 heures de vulcanisation, montre que près de la surface interne du pneumatique, chaque point est à environ l54,40C. Si l'on suit la courbe, en allant vers PLC, la température diminue progressivement, étant de 66,70C à PLC. Le calcul indique que chaque point proche de la surface reçoit 3,17 équivalents de vulcanisation par minute tandis que PLC reçoit 0,007 équivalent de vulcanisation par minute.
La courbe 64, représentée pour 8,5 heures de vulcanisation, peut après avoir effectué le changement de l'eau chaude à l'eau froide, montre qu'à proximité de la surface interne du pneumatique, chaque point est à environ 1350C. Si l'on suit la courbe,en allant vers PLC, la température diminue progressivement, étant de 87,70C à PLC. Le calcul indique que chaque point proche de la surface reçoit 0,82 équivalent de vulcanisation par minute tandis que PLC reçoit 0,03 équivalent de vulcanisation par minute.
La courbe 66, représentée à 12,25 heures de vulcanisation, près de quatre heures après le changement, montre qu'à proximité de la surface interne du pneumatique, chaque point est à environ 710C. Si l'on suit la courbe, en allant vers PLC, la température augmente progressivement, étant de l12,80E à PLC. Le calcul indique que chaque point proche de la surface reçoit 0,01 équivalent de vulcanisation par minute tandis que PLC reçoit 0,18 équivalent de vulcanisation par minute.
Comme cela peut être maintenant évident, la température à PLC a augmenté après le changement, et le nombre d'équivalents de vulcanisation qui est délivré à PLC a augmenté tandis que le nombre d'équivalents de vulcanisation délivrés au point entre la vessie et PLC a diminué. Les équivalents de vulcanisation délivrés à PLC sont sensiblement en un même nombre que celui délivré si le changement n'avait pas été fait.
Comme cela peut être également évident en comparant une vulcanisation conventionnelle avec celle de l'invention, le nombre d'équivalents de vulcanisation délivrés à la bande de roulement du pneumatique est essentiellement le même dans chaque cas ; mais une sur-vulcanisation de points dans la carcasse du pneumatique est sensiblement réduite, comme l'est la chaleur totale requise et la durée du cycle, ce qui donne un procédé beaucoup plus efficace, et en même temps un pneumatique mieux vulcanisé.
Claims (7)
1. Procédé pour contrôler la vulcanisation d'un article à parois épaisses qui est placé dans une cavité d'un moule,
ledit article devant être mis en forme contre les surfaces de ladite cavité, puis moulé et vulcanisé par un liquide chaud sous pression transférant la chaleur à une surface dudit article et par chauffage sensiblement concurrent de ses surfaces opposées jusqu'ce que le point de moindre vulcanisation dans ledit article ait reçu un nombre prédéterminé d'équivalents de vulcanisation requis pour vulcaniser l'article à un point tel qu'aucune porosité ne se développe dans le pneumatique lors de la détente de la pression, caractérisé en ce qu'il consiste à
(a) arrêter l'écoulement dudit liquide chaud tout en continuant à chauffer ledit moule extérieurement à ladite cavité et effectuer concurremment un changement pour un écoulement liquide relativement froid en
(b) introduisant un écoulement de liquide froid pour refroidir ladite surface avant que le point de moindre vulcanisation n' ait reçu le nombre requis d'équivalents de vulcanisation qui est suffisant pour annuler la porosité dudit article, tout en continuant à chauffer ladite surface opposée,
(c) effectuant ledit changement dudit liquide chaud audit liquide froid sans perdre suffisamment de pression pour permettre à la porosité de se développer dans ledit article et
(d) continuant à élever la température dudit point de moindre vulcanisation après avoir effectué ledit changement jusqu'à ce que ledit nombre requis d'équivalents de vulcanisation soit délivré.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le changement est effectué sans perdre plus de 10% de la pression à laquelle ledit liquide chaud est introduit.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit liquide chaud est introduit à une pression comprise entre environ 790 kPa et environ 3546kPa et à une température comprise entre environ 121 C et environ 2600C.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'avant et pendant l'étape (c), la contre-pression dans le moyen formant conduit d'alimentation vers la vessie est maintenue de manière que la pression dans ladite vessie soit sensiblement inchangée.
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la paroi de l'article a au moins 12 mm d'épaisseur.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'article est un pneumatique, la première surface est la surface interne dudit pneumatique, la surface opposée est la surface extérieure dudit pneumatique et le liquide est de l'eau.
7. Appareil pour la vulcanisation d'un article à parois épaisses placé dans une cavité d'un moule, ledit article devant être mis en forme contre les surfaces de ladite cavité, puis moulé et vulcanisé , ledit appareil comprenant un moyen formant tuyauterie pour permettre à un liquide chaud sous pression de transférer la chaleur d'une vessie à une surface dudit article et un moyen pour produire un chauffage pour chauffer sensiblement concurremment sa surface opposée jusqu'à ce que le point de moindre vulcanisation dans ledit article ait reçu un nombre prédéterminé d'équivalents de vulcanisation, requis pour vulcaniser l'article à un point tel qu'aucune porosité ne se développe dans le pneumatique lors de la détente de la pression, caractérisé par
(a) une boucle de chauffage comprenant un premier moyen formant vanne comprenant une première vanne à trois voies (V2) et une vanne d'alimentation (V3) en amont de ladite vessie pour faire sélectivement s'écouler le liquide chaud vers ladite vessie par un moyen formant conduit d'alimentation et une vanne de retour (V4) en aval de ladite vessie pour contrôler ledit écoulement tout en continuant à chauffer ledit moule extérieurement à ladite cavité,
(b) une boucle de refroidissement comprenant un second moyen formant vanne comportant la première vanne à trois voies (V2), la vanne d'alimentation (V3), la vanne de retour (V4, et une seconde vanne à trois voies (V5) adaptée à effectuer un changement pour un écoulement liquide relativement froid,
(c) un moyen pour ouvrir une vanne à liquide froid (V6) en amont de ladite première vanne à trois voies avant que l'écoulement dudit liquide chaud à travers ladite première vanne à trois voies ne soit arrêté , afin de ne pas perdre suffisamment de pression dans ladite vessie pour provoquer une porosité dans ledit article ,et
(d) un moyen (PC) pour contrôler l'écoulement à travers ladite vanne de retour et maintenir la contre-pression dans le conduit d'alimentation pour que la pression dans la vessie soit sensiblement inchangée,
ladite vanne de liquide froid étant ouverte et ledit écoulement de liquide étant interrompu vers ladite vessie avant que le point de moindre vulcanisation ne reçoive le nombre requis d'équivalents de vulcanisation qui est suffisant pour annuler la porosité dudit article, mais cependant la température dudit point de moindre vulcanisation continue à augmenter après avoir terminé ledit changement jusqu'à ce que ledit nombre requis d'équivalents de vulcanisation soit délivré.
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