WO2004028779A1 - Appareil d'application d'un melange caoutchouteux sur une surface en mouvement pour la fabrication de pneumatiques - Google Patents

Appareil d'application d'un melange caoutchouteux sur une surface en mouvement pour la fabrication de pneumatiques Download PDF

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WO2004028779A1
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Serge Nicolas
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Societe De Technologie Michelin
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Definitions

  • the invention relates to an apparatus for applying a raw rubber mixture to a moving surface for the manufacture of tires and in particular retreaded tires.
  • hot retreading involves placing a raw tread, in the form in particular of sheets, strips or profile, on a carcass ready to be retreaded. , then cook the whole in a mold;
  • cold retreading consists in using a precooked tread which is placed on a carcass ready to be retreaded, then in vulcanizing the whole by using heating means such as an oven. .
  • publication EP-0 528 683 describes an apparatus for applying a hot-bonding rubber by means of a laying head, the orifice for applying the rubber simultaneously covering the entire width of the carcass allowing it to be laid in a single carcass turn of the entire bonding rubber layer.
  • a high pressure of application of this laying head on the carcass allows the filling of the holes likely to be on the carcass during the laying of the bonding rubber.
  • this machine does not make it possible to produce thin bonding gums (the latter having a minimum thickness with said machine of 1.4 mm) or perfectly controlled since the dimensioning of the bonding gum simultaneously over the entire width of the carcass results in variations non-negligible thickness of this rubber depending on whether it is positioned at the top of the carcass or the sides of the latter.
  • gums or rubber mixtures will be named: - "normal”: mixtures for which the time TO for the onset of vulcanization (commonly called “scortch time”) is greater than 15 minutes at a temperature of 105 ° C.,
  • - “thin” for a strip will be defined as a thickness of mixture less than 2 mm, which can range up to 0.5 or even 0.1 mm, - “small width” for a strip, will be defined relative to the width of the surface to be covered, the width of the strip being less than one tenth of the width to be covered,
  • the bonding rubber in a layer of minimum thickness so that the bond between carcass and tread has the least possible impact on the performance or properties of the tire so retreaded and also, for minimize the amount of product used. But we also want to have enough flexibility to, while respecting this constraint, be able to vary the thickness of this layer in order to allow it to plug if necessary the holes present on the surface of the carcass.
  • the apparatus for applying hot and under pressure a rubber mixture on a receiving surface in relative movement relative to said apparatus, in the form of a strip of thin thickness and thinness. width comprises at least one extruder composed of a body and a main extrusion screw rotatably mounted in a chamber and intended to deliver a rubber mixture to a first intermediate extrusion orifice opening near the receiving surface and located at the entrance to the front area of a rubber mix recovery pad which cooperates with the receiving surface so as to form with the latter an extrusion orifice defining the profile of the strip of rubber mixture to be formed and delimited by a profiling wall of the recovery pad on the one hand and by the receiving surface on the other hand, characterized in that the front zone of the recovery pad has a front arch, which precedes the profiling wall and which forms an acute angle with the receiving surface so that the pressure of application of the mixture at the inlet of the extrusion orifice is generated essentially by the effect of this year gle
  • This device proves capable of depositing strips of thin rubber continuously on a moving surface, and therefore meets the needs expressed by the retreading industry.
  • FIG. 1 is a partial axial section of an application device in accordance with the invention
  • FIG. 2 is a partial section along line II of the application device shown in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a perspective representation of a recovery shoe according to the invention
  • - Figures 4B and 4A respectively represent a diagram showing the pressure measured in the recovery pad as a function of the distance of the mixture in said pad relative to the extrusion orifice and a partial axial section of the recovery pad in accordance with the diagram
  • - Figure 5 shows a schematic view of a hole detection system attached to a recovery pad.
  • the receiving surface can have a movement other than rotation, the important thing being that the latter is in relative movement relative to the application device to allow a drive of the mixture intended to be applied.
  • the device 1 for applying a rubber mixture C on a receiving surface 2 comprises a body 10 comprising at least one extrusion screw 11 rotatably mounted in a chamber 13 and which opens into a intermediate extrusion orifice 14.
  • the free end 110 of the screw 11 has a conical shape and stops directly at the border between the chamber 13 and the intermediate extrusion orifice 14 onto which this chamber 13 opens.
  • the invention is not limited to this embodiment and that it can be envisaged for less reactive mixtures to have an extrusion screw which leads to a small intermediate chamber which can possibly for problems of 'congestion be bent, before leading to the extrusion orifice itself.
  • the advantage of having a screw end which arrives low, that is to say close to the opening towards the outside of the chamber 13, is that there is no pressure at the end of the screw. which allows the latter to empty completely at the end of the operation.
  • there is a self-emptying system that is to say that, if one stop feeding the screw with mixture, the latter will push all the rest of the mixture outside the screw.
  • a part 20 in the form of a substantially parallelepipedal recovery pad 20, which cooperates with the receiving surface to create a sort of extrusion blade at the level of an orifice d extrusion 16 formed by the passage arranged between the receiving surface 2 and the profiling wall 211 of the recovery pad 20.
  • a recovery shoe 20 according to the invention is shown in perspective in Figure 3.
  • This recovery shoe 20 extends parallel to the direction of translation of the receiving surface 2 indicated by the arrow R in Figure 1, and has a front zone 201 and a rear zone 202 taking account of the direction of translation of the surface 2.
  • the recovery pad also carries two lateral flanges 203 and 204 which delimit the width of the extrusion orifice 16 in a direction perpendicular to the direction of translation of the receiving surface 2.
  • These flanges 203 and 204 extend in the direction longitudinal as shown in Figure 3, in order to also act as sealing lips ensuring close contact with the receiving surface 2, and thereby delimit the width of the strip S which will be formed in contact with said area.
  • These edges 203 and 204 then constitute, with the front arch 205 of the recovery pad, a cavity 210 for pressurizing the mixture.
  • these flanges 203 and 204 may consist of simple edges which are sufficient to ensure the lateral sealing of the cavity 210 of the recovery pad.
  • the extrusion screw 11 opens into the intermediate extrusion orifice 14 located between the two zones 201 and 202.
  • the rubber mixture is first deposited on the receiving surface 2 and then, in a second time, under the effect of the relative movement R of this the latter is brought to the level of the cavity 210 formed by the arch 205 of the front part 201 of the recovery pad 20 and is finally present in the extrusion orifice 16 to form a strip S of thin thickness deposited uniformly on the receiving area 2.
  • the profile of the wall 205 placed upstream of the profiling wall 211 is adapted so as to force the mixture to a better distribution over the entire width of the profiling wall.
  • this profile is designed to create, with the relative movement of the receiving surface, a "dynamic pressure" under the blade in order to form a strip S of constant thickness and width and to apply the mixture to the receiving surface 2 in the best possible conditions by impregnating with mixture all the irregularities of the surface such as the carding grains, the repair holes or else, the junctions of the turns of the strips.
  • FIG. 4B illustrates this phenomenon since it represents the evolution of the pressure P (on the ordinate) as a function of the distance d
  • FIG. 4A a mixture C is thus seen to appear in the cavity 210 of the front zone 201 of the recovery pad 20 comprised between the wall of the front arch 205 and the receiving surface 2.
  • the front arch 205 created with the latter an effect of angle in the zone of exit of the mixture out of the pad of recovery, the arrow R representing the direction of translation of the surface 2.
  • the pressure is substantially equal to zero without disturbing this phenomenon of dynamic pressurization whose action contributes to the profiling of the rubber C at the outlet of orifice 16.
  • the value of the angle between the front arch 205 and the receiving surface 2 is not necessarily determined precisely but must be sufficiently small and less than 30 °, and preferably between 5 ° and 10 °, to create this dynamic effect.
  • the speed of translation of the receiving surface 2 relative to the recovery pad is also a factor of first order to obtain the effect of dynamic pressurization. This speed, depending on the nature of the mixture, the angle of the front arch and the thickness of the strip, can vary between 0.2 and 3 m / s and more generally, is between 0.8 and 1 , 5 m / s.
  • the front zone 201 has, at the level of the extrusion orifice 16, a profiling wall 211 which constitutes, as has been said, a kind of profiling blade with the rotary receiving surface 2, and which makes it possible to determining the profile and a substantially “constant” thickness of the strip S.
  • the distance separating the profiling wall 211 from the receiving surface C is less than 1 mm and generally between 0.1 and 0.5 mm to obtain strips d '' a thickness of the order of 0.1 mm to 1 mm. This height of the strip S is thus always slightly greater than the height of the blade and considered to be constant with respect to the average profile of the receiving surface.
  • a bead P In order to regulate the flow of mixture leaving the screw 13, it may be advisable, in the configuration illustrated in FIG. 1, to allow a bead P to form in the rear part 202 of the recovery pad, which will be able to satisfy consumption instantaneous mixing above average and linked for example to the presence of a hole.
  • the regulation of this bead P can be carried out very simply using a probe 35 comprising two feelers 36 and 37 for acquiring the high position and the low position of the bead respectively.
  • Those skilled in the art will be able to use other technologies to evaluate the size of the bead by using for example the incidence of a laser beam or even proximity detectors.
  • the rear zone 202 does not have a rear edge or lip which would eventually close in the transverse direction the extrusion orifice in contact with the surface, the driving of the mixture towards the front of the recovery pad not necessitating closing the rear area.
  • This force is relatively modest, of the order of 500 to 1000 N, which limits the mechanical stresses applied to the system.
  • a hole detector as shown in Figure 5
  • This detector can be composed for example of one or more feelers 206, 207, 208 which will activate when the real circumferential profile 2 ′ of the reception surface is located below the mean profile 2 of this same surface. The average profile given with reference to the position of the probes relative to the position of the recovery pad.
  • the advantage of using several feelers lies in the greater precision brought to the location of the holes.
  • the control system registers its azimuth on the circumference of the receiving surface and anticipates the increase in the speed of the screw during the next turn, so as to make a larger quantity of rubber available at the recovery pad when the latter passes over the hole to be filled.
  • the apparatus according to the invention can be used to allow the laying of mixtures whose reactivity is such that the vulcanization system of the mixture is divided into two products A and B which, a when combined, react extremely quickly and can vulcanize in a few minutes (less than 7 minutes for temperatures around 100 ° C).
  • the invention makes it possible to provide a solution to these problems through the use of the recovery shoe cooperating with the supply system by using at least, in addition to the screw 11, two other extrusion screws 26 and 27 that one can see in figures let 2.
  • These extrusion screws 26 and 27 supplied respectively with products A and B, are arranged for example perpendicular to the extrusion screw 11 and diametrically opposite or, on the contrary, with a small angle between the two arrivals.
  • These screws 26 and 27 lead to the extrusion screw 11 which will perform a rapid mixing of A and B before discharging the mixture thus produced towards the intermediate extrusion orifice 14.
  • the extrusion screws 26 and 27 may have conical ends opening as close as possible to the extrusion screw 11 in order to facilitate mixing and emptying of the installation.
  • the products A and B therefore open directly into the conical part of the extrusion screw 11 where they are simultaneously mixed and discharged towards the intermediate extrusion orifice 14. In this way it is possible to place extremely reactive products without the vulcanization taking place. occur in the extruder.
  • the screw 11 empties completely because it opens into the intermediate extrusion orifice 14, where the pressure is substantially equal to zero.
  • the emptying of the recovery pad is also complete thanks to the small volume contained in the bead and in the cavity 210. In this way, the mixture of products A and B is deposited on the receiving surface 2 a few fractions of a second after have been realized.
  • Another application of the invention proves to be particularly advantageous and relates to all of the situations encountered during the manufacture of tire casings, when it is necessary to improve the quality of the interfaces between two layers of rubber of different nature or even when it is essential to improve the raw tights of a profile.
  • it is traditionally used dissolving on the basis of rubber mixture and solvent.
  • the toxicity of the vapors from these solvents causes nuisances that we seek to reduce by all means.
  • a device, as proposed in the invention is particularly suitable for carrying out the deposition of a strip S of very thin rubber mixture on the surface of an envelope during manufacture. .
  • This layer of gum a few hundredths of a millimeter thick advantageously replaces any solvent-based dissolution and represents an amount of material equivalent to that deposited in the previous situation.
  • Such an apparatus therefore makes it possible to deposit a strip on a receiving surface in relative displacement relative to a recovery pad. It can be easily mounted on a robot to control the movements of the device in a direction transverse to the movement of the receiving surface and to obtain products of very different shapes.
  • the pressure for applying the mixture is, moreover, quite sufficient for producing good quality junctions between the strips laid during the various turns of a rotating receiving surface such as a tire carcass to be retreaded.

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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Tyre Moulding (AREA)

Abstract

Appareil d'application d'une bandelette (S) de mélange caoutchouteux de faible épaisseur et de faible largeur, sur une surface de réception (2) en mouvement relatif par rapport audit appareil, qui comprend un corps (10) comportant au moins une vis d'extrusion principale (11) montée à rotation dans une chambre (13) destinée à refouler un mélange caoutchouteux dans un patin de reprise (20) qui coopère avec la surface de réception (2) de sorte à former avec cette dernière un orifice d'extrusion (16) définissant le profil de la bandelette (S), caractérisé en ce que la pression d'application du mélange à l'entrée de l'orifice d'extrusion (16) est générée par la vitesse d'entraînement du mélange caoutchouteux par la surface de réception (2) en mouvement, associée à un effet de l'angle que forme la voûte (205) du patin de reprise et la surface de réception (2).

Description

APPAREIL D'APPLICATION D'UN MELANGE CAOUTCHOUTEUX SUR UNE SURFACE EN MOUVEMENT POUR LA FABRICATION DE
PNEUMATIQUES
L'invention concerne un appareil d'application d'un mélange caoutchouteux cru sur une surface en mouvement pour la fabrication de pneumatiques et notamment de pneumatiques rechapés.
On sait que la plupart des pneumatiques peuvent être rechapés, c'est-à-dire qu'il est possible, après l'usure normale de la bande de roulement, de remplacer cette bande, et même certaines nappes de renfort de la ceinture du pneumatique. Ces opérations sont très courantes pour les pneumatiques de véhicules de transport tels que les poids lourds et peuvent s'effectuer dans de véritables usines ou dans des ateliers de taille plus ou moins importante où les problèmes d'encombrement deviennent capitaux ainsi que les besoins en flexibilité des machines.
II existe deux principaux types de procédé de rechapage consiste pour l'un, couramment appelé «rechapage à chaud», à poser une bande de roulement crue, sous forme notamment de feuilles, de bandelettes ou de profil, sur une carcasse prête à être rechapée, puis à cuire l'ensemble dans un moule ; L'autre procédé, dit «rechapage à froid», consiste à utiliser une bande de roulement précuite que l'on dispose sur une carcasse prête à être rechapée, puis à vulcaniser l'ensemble en utilisant des moyens de chauffage tels qu'une étuve.
On s'intéresse principalement ici à ce second procédé dans lequel une couche crue de mélange caoutchouteux est intercalée entre la carcasse du pneumatique en cours de rechapage et la nouvelle bande de roulement, cette couche étant destinée à assurer après cuisson la liaison entre la carcasse du pneumatique et ladite bande de roulement. Cette couche de mélange caoutchouteux est couramment appelée «gomme de liaison».
La pose d'une telle gomme de liaison pose de nombreux problèmes.
De plus en plus, dans un souci de respect de l'environnement, on cherche à éviter l'emploi des mélanges de caoutchouc dissous dans des solvants et couramment utilisés pour constituer une sorte de colle. Cette couche de colle est déposée sur la carcasse en cours de rechapage avant la pose d'une gomme de liaison afin d'assurer la mise en place et la liaison de la carcasse avec cette dernière.
Plusieurs solutions répondent à cet impératif, l'une d'entre elles consiste à poser la gomme de liaison à chaud. Ainsi la publication EP-0 528 683 décrit un appareil d'application d'une gomme de liaison à chaud grâce à une tête de pose dont l'orifice d'application de la gomme couvre simultanément toute la largeur de la carcasse permettant la pose en un seul tour de carcasse de l'ensemble de la couche de gomme de liaison. Une forte pression d'application de cette tête de pose sur la carcasse permet le remplissage des trous susceptibles de se trouver sur la carcasse lors de la pose de la gomme de liaison.
Cependant, une telle machine s'avère être peu ergonomique et elle implique la mise en place d'une configuration de poste particulièrement encombrante. D'autre part, elle ne permet pas de s'adapter à un deuxième type de solutions qui se développe de plus en plus aujourd'hui, à savoir utiliser des gommes de liaison ayant des systèmes de vulcanisation extrêmement réactifs à basse température. En effet, de telles gommes de liaison qui permettent de garantir des vitesses de cuisson rapides et des degrés de réticulation élevés, sont souvent très peu stables à cru. Enfin, cette machine ne permet pas de réaliser des gommes de liaison fine (ces dernières ayant une épaisseur minimale avec ladite machine de 1,4 mm) ni parfaitement contrôlée puisque le dimensionnement de la gomme de liaison simultanément sur toute la largeur de la carcasse entraîne des variations d'épaisseur non négligeable de cette gomme selon que l'on se positionne au niveau du sommet de la carcasse ou des flancs de cette dernière.
Une solution pour concilier les exigences de réactivité et de stabilité des systèmes de vulcanisation de ces gommes de liaison dites «accélérées», consiste à maintenir séparés pendant le stockage l'agent de vulcanisation et les accélérateurs de vulcanisation et de ne les mettre en contact que lors de l'opération de rechapage elle-même ou de stocker jusqu'à son utilisation la gomme de liaison dans des containers réfrigérés pour empêcher la vulcanisation. Dans un cas comme dans l'autre, cette très haute réactivité pose des problèmes en terme de stockage de produits et d'application sur la carcasse, la réaction étant susceptible de se produire dans l'appareil d'application avant que le mélange n'ait été déposé sur la carcasse à rechaper ou entre deux temps de cycle, voire même pendant le stockage.
On nommera dans ce qui suit, gommes ou mélanges caoutchouteux : - «normaux» : des mélanges pour lesquels le temps TO de début de vulcanisation (couramment appelé «scortch time») est supérieur à 15 minutes à une température de 105°C,
- «accélérés» : des mélanges pour lesquels le temps TO est compris approximativement entre 7 et 15 minutes à 105°C, - «ultra-accélérés» : des mélanges pour lesquels le temps T0 est inférieur à 7 minutes à 105°C.
De plus, les termes «faible épaisseur», «faible largeur» et «forte pression» seront définis comme suit :
- « faible épaisseur » pour une bandelette, sera définie comme une épaisseur de mélange inférieure à 2 mm, pouvant aller jusqu'à 0,5 voire 0,1 mm, - «faible largeur» pour une bandelette, sera définie relativement à la largeur de la surface à recouvrir, la largeur de la bandelette étant inférieure au dixième de la largeur à couvrir,
- «forte pression» pour l'application d'un produit sous forme de bandelette ou autre sur la surface de réception, sera entendu comme une pression supérieure à 5 * 105 Pa.
Par ailleurs, on cherche également à appliquer la gomme de liaison en une couche d'épaisseur minimum afin que la liaison entre carcasse et bande de roulement ait le moins d'impact possible sur les performances ou les propriétés du pneumatique ainsi rechapé et également, pour minimiser la quantité de produit utilisé. Mais on souhaite également avoir suffisamment de souplesse pour, tout en respectant cette contrainte, pouvoir faire varier l'épaisseur de cette couche afin de lui permettre de boucher si nécessaire les trous présents sur la surface de la carcasse.
De même, il est aujourd'hui intéressant de pouvoir déposer une couche de gomme de liaison sur les flancs externes des pneumatiques afin d'améliorer l'esthétique des pneumatiques rechapés ainsi que la protection de ceux-ci vis-à- vis de l'ozone, ce qui est synonyme d'une grande souplesse et flexibilité de la machine d'application puisque, rappelons-le, on souhaite que cette dernière puisse être utilisée dans de petits ateliers où il est exclu que ce résultat soit subordonné à une taille importante de l'installation.
Notons enfin que l'on ne sait pas aujourd'hui mettre en œuvre des mélanges ultra-accélérés de manière industrielle.
L'invention vise à améliorer la réalisation de ces opérations. Selon l'invention, l'appareil d'application à chaud et sous pression d'un mélange caoutchouteux sur une surface de réception en mouvement relatif par rapport audit appareil, sous forme d'une bandelette de faible épaisseur et de faible largeur, comprend au moins une extrudeuse composée d'un corps et d'une vis d'extrusion principale montée à rotation dans une chambre et destinée à refouler un mélange caoutchouteux vers un premier orifice d'extrusion intermédiaire débouchant à proximité de la surface de réception et situé à l'entrée de la zone avant d'un patin de reprise du mélange caoutchouteux qui coopère avec la surface de réception de sorte à former avec cette dernière un orifice d'extrusion définissant le profil de la bandelette de mélange caoutchouteux à former et délimité, par une paroi de profilage du patin de reprise d'une part et par la surface de réception d'autre part, caractérisé en ce que la zone avant du patin de reprise possède une voûte avant, qui précède la paroi de profilage et qui forme avec la surface de réception un angle aigu de sorte que la pression d'application du mélange à l'entrée de l'orifice d'extrusion est générée essentiellement par l'effet de cet angle associé à la vitesse d'entraînement du mélange caoutchouteux par la surface de réception en mouvement.
Cet appareil s'avère apte à déposer des bandelettes de gomme de fine épaisseur en continu sur une surface en mouvement, et répond donc aux besoins exprimés par l'industrie du rechapage.
Toutefois il ne saurait se limiter à un tel usage et les exemples d'application dans d'autres domaines sont nombreux.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture d'exemples de réalisation d'appareils d'application de mélange caoutchouteux conformes à l'invention en référence aux dessins dans lesquels :
- la figure 1 est une coupe partielle axiale d'un appareil d'application conforme à l'invention, - la figure 2 est une coupe partielle selon la ligne II de l'appareil d'application représenté sur la figure 1,
- la figure 3 est une représentation perspective d'un patin de reprise conforme à l'invention, - les figures 4B et 4A représentent respectivement un diagramme figurant la pression mesurée dans le patin de reprise en fonction de la distance du mélange dans ledit patin par rapport à l'orifice d'extrusion et une coupe axiale partielle du patin de reprise en concordance avec le diagramme, - la figure 5 représente une vue schématique d'un système de détection de trous accolé à un patin de reprise.
On notera dans ce qui suit par des références identiques les éléments communs aux différentes variantes de réalisation de l'appareil d'application
Notons que la surface de réception peut avoir un mouvement autre que la rotation, l'important étant que cette dernière soit en mouvement relatif par rapport à l'appareil d'application pour permettre un entraînement du mélange destiné à être posé.
Selon la figure 1, l'appareil 1 d'application d'un mélange caoutchouteux C sur une surface de réception 2, comprend un corps 10 comprenant au moins une vis d'extrusion 11 montée à rotation dans une chambre 13 et qui débouche dans un orifice d'extrusion intermédiaire 14. L'extrémité libre 110 de la vis 11 a une forme conique et s'arrête directement à la frontière entre la chambre 13 et l'orifice d'extrusion intermédiaire 14 sur lequel débouche cette chambre 13.
Notons que l'invention ne se limite pas à ce mode de réalisation et que l'on peut envisager pour des mélanges moins réactifs d'avoir une vis d'extrusion qui débouche sur une chambre intermédiaire de faible taille qui peut éventuellement pour des problèmes d'encombrement être coudée, avant de déboucher sur l'orifice d'extrusion lui-même. Cependant l'avantage d'avoir une extrémité de vis qui arrive bas c'est-à-dire proche de l'ouverture vers l'extérieur de la chambre 13 est qu'il n'y a pas de pression au bout de la vis ce qui permet à cette dernière de se vider totalement en fin d'opération. Ainsi dans la réalisation de l'invention représentée sur la figure 1, on a un système auto-vidant c'est-à-dire que, si on arrête d'alimenter en mélange la vis, cette dernière va refouler tout le reste du mélange à l'extérieur de la vis.
A l'extrémité du corps 10 est rapportée une pièce 20, se présentant sous forme d'un patin de reprise 20 sensiblement parallélépipédique, qui coopère avec la surface de réception pour créer une sorte de lame d'extrusion au niveau d'un orifice d'extrusion 16 formé par le passage aménagé entre la surface de réception 2 et la paroi de profilage 211 du patin de reprise 20.
Un patin de reprise 20 conforme à l'invention est représenté en perspective sur la figure 3. Ce patin de reprise 20 s'étend parallèlement au sens de translation de la surface de réception 2 signalé par la flèche R sur la figure 1, et possède une zone avant 201 et une zone arrière 202 en tenant compte du sens de translation de la surface 2.
Le patin de reprise porte également deux rebords latéraux 203 et 204 qui délimitent la largeur de l'orifice d'extrusion 16 dans une direction perpendiculaire au sens de translation de la surface de réception 2. Ces rebords 203 et 204 s'étendent dans la direction longitudinale comme le montre la figure 3, afin d'agir également comme des lèvres d'étanchéité en assurant un contact étroit avec la surface de réception 2, et délimitent de ce fait la largeur de la bandelette S qui va être formée au contact de ladite surface. Ces rebords 203 et 204 constituent alors avec la voûte avant 205 du patin de reprise une cavité 210 de mise en pression du mélange. Notons en fait que ces rebords 203 et 204 peuvent être constitués de simples arêtes qui suffisent à assurer l'étanchéité latérale de la cavité 210 du patin de reprise.
La vis d'extrusion 11 débouche dans l'orifice d'extrusion intermédiaire 14 situé entre les deux zones 201 et 202. En sortie de la chambre 13, le mélange caoutchouteux est déposé dans un premier temps sur la surface de réception 2 puis, dans un deuxième temps, sous l'effet du mouvement relatif R de cette dernière est amené au niveau d'e la cavité 210 formée par la voûte 205 de la partie avant 201 du patin de reprise 20 et se présente enfin dans l'orifice d'extrusion 16 pour former une bandelette S de faible épaisseur déposée uniformément sur la surface de réception 2.
Le profil de la paroi 205 placée en amont de la paroi de profilage 211 est adapté de manière à forcer le mélange à une meilleure répartition sur toute la largeur de la paroi de profilage. A cet effet, ce profil est conçu pour créer, avec le mouvement relatif de la surface de réception, une «pression dynamique» sous la lame afin de former une bandelette S d'épaisseur et de largeur constante et d'appliquer le mélange sur la surface de réception 2 dans les meilleures conditions possibles en imprégnant de mélange toutes les irrégularités de la surface tels que les grains de cardage, les trous de réparation ou encore, les jonctions des spires de bandelettes.
Le diagramme présenté sur la figure 4B illustre ce phénomène puisqu'il représente l'évolution de la pression P (en ordonnée) en fonction de la distance d
(en abscisse) du mélange à l'intérieur du patin de reprise jusqu'au point de sortie
16 de l'orifice d'extrusion formé par la surface de réception 2 et la paroi de profilage du patin de reprise, comme le montre schématiquement la coupe dudit patin représentée sur la figure 4A qui concorde avec la figure 4B. Sur cette figure 4A, on voit ainsi apparaître un mélange C dans la cavité 210 de la zone avant 201 du patin de reprise 20 comprise entre la paroi de la voûte avant 205 et la surface de réception 2. La voûte avant 205 crée avec cette dernière un effet d'angle dans la zone de sortie du mélange hors du patin de reprise, la flèche R représentant le sens de translation de la surface 2. On observe qu'il existe un pic de pression très important mais de courte durée au moment où le mélange C pénètre dans l'orifice d'extrusion 16, à la sortie du patin de reprise 20, et où se produit le maximum de l'effet donné par l'angle, et qui correspond à une forte pression d'application du mélange. Il est ainsi possible d'obtenir à l'entrée de l'orifice d'extrusion 16 une pression pouvant atteindre localement plus de 2 * 106 Pa.
A l'entrée de la cavité 210 du patin de reprise et au niveau de l'orifice d'extrusion intermédiaire 14, la pression est sensiblement égale à zéro sans perturber ce phénomène de mise en pression dynamique dont l'action contribue au profilage de la gomme C en sortie de l'orifice 16.
La valeur de l'angle entre la voûte avant 205 et la surface de réception 2 n'est pas nécessairement déterminée de façon précise mais doit être suffisamment faible et inférieure à 30°, et de préférence comprise entre 5° et 10°, pour créer cet effet dynamique. La vitesse de translation de la surface de réception 2 par rapport au patin de reprise est également un facteur de premier ordre permettant d'obtenir l'effet de mise en pression dynamique. Cette vitesse, dépendant de la nature du mélange, de l'angle de la voûte avant et de l'épaisseur de la bandelette, peut varier entre 0,2 et 3 m/s et plus généralement, est comprise entre 0,8 et 1,5 m/s.
Bien entendu d'autres formes sont envisageables pour la réalisation du patin de reprise, cependant cette forme présente l'avantage de la simplicité tout en permettant de garantir le profil de la bandelette S ainsi formée en matière de largeur et d'épaisseur.
La zone avant 201 possède, au niveau de l'orifice d'extrusion 16, une paroi de profilage 211 qui constitue, comme on l'a dit, une sorte de lame de profilage avec la surface de réception rotative 2, et qui permet de déterminer le profil et une épaisseur sensiblement «constante» de la bandelette S. La distance séparant la paroi de profilage 211 de la surface de réception C est inférieure à 1mm et généralement comprise entre 0,1 et 0,5 mm pour obtenir des bandelettes d'une épaisseur de l'ordre de 0,1 mm à 1 mm. Cette hauteur de la bandelette S est ainsi toujours légèrement supérieure à la hauteur de la lame et considérée comme constante par rapport au profil moyen de la surface de réception. En effet, comme on le verra plus en détail dans ce qui suit, on peut agir sur le débit d'entrée du mélange et/ou la vitesse de pose pour permettre de combler des trous présents sur la carcasse et, par conséquent, avoir une bandelette qui est localement plus épaisse dans l'absolu mais qui reste à une épaisseur sensiblement constante par rapport à ce profil moyen.
Afin de réguler le débit de mélange en sortie de la vis 13, il peut être judicieux, dans la configuration illustrée sur la figure 1, de laisser se former un bourrelet P dans la partie arrière 202 du patin de reprise, lequel pourra satisfaire une consommation instantanée de mélange supérieure à la moyenne et liée par exemple à la présence d'un trou. La régulation de ce bourrelet P peut s'effectuer très simplement à l'aide d'une sonde 35 comportant deux palpeurs 36 et 37 d'acquisition respectivement de la position haute et de la position basse du bourrelet. L'homme de l'art pourra faire appel à d'autres technologies pour évaluer la taille du bourrelet en utilisant par exemple l'incidence d'un rayon laser ou encore des détecteurs de proximité.
Il devient possible alors à un automatisme de pilotage, d'agir sur le débit d'alimentation de l'outil d'extrusion en modifiant par exemple la vitesse de la vis ou encore la vitesse de translation de la surface de réception.
On notera que, dans le cas où la surface de réception est en rotation, la modification de la vitesse circonférentielle nécessite de prendre en compte l'inertie des masses en rotation ; En pratique, on maintiendra cette vitesse relativement constante.
La zone arrière 202 ne possède pas de bord ou de lèvre arrière qui fermerait éventuellement dans la direction transversale l'orifice d'extrusion au contact de la surface, l'entraînement du mélange vers l'avant du patin de reprise ne nécessitant pas de fermer la zone arrière. Pour assurer le bon fonctionnement du patin de reprise il convient d'exercer une force d'applique, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la surface de réception au point d'application du patin de reprise, sur l'ensemble de l'appareillage, et permettant seulement de maintenir le contact entre les rebords 203 et 204 et la surface de réception 2. Cette force est relativement modeste, de l'ordre de 500 à 1000 N, ce qui limite les contraintes mécaniques appliquées au système.
De manière à anticiper une consommation instantanée supplémentaire de mélange liée à la présence de trous, et lorsque la surface de réception est en rotation, on peut également envisager de disposer latéralement par rapport à l'orifice d'extrusion, c'est-à-dire transversalement si on considère la surface de réception, à proximité de ladite surface de réception 2, un détecteur de trous, tel que représenté sur la figure 5, permettant de repérer la présence de trous de taille importante un tour avant le passage de l'appareil d'application et donc d'anticiper une modification du débit d'entrée du mélange dans l'appareil d'application. Ce détecteur peut être composé par exemple d'un ou plusieurs palpeurs 206, 207, 208 qui vont s'activer lorsque le profil circonférentiel réel 2' de la surface de réception est situé en dessous du profil moyen 2 de cette même surface. Le profil moyen étant donné en référence à la position des palpeurs par rapport à la position du patin de reprise. L'intérêt de la mise en œuvre de plusieurs palpeurs, soit trois palpeurs dans l'exemple tel que représenté sur la figure 5, réside dans la plus grande précision apportée à la localisation des trous. Lorsqu'un trou est repéré, l'automatisme de pilotage enregistre son azimut sur la circonférence de la surface de réception et anticipe l'augmentation de la vitesse de la vis lors du tour suivant, de manière à rendre disponible une plus grande quantité de gomme au niveau du patin de reprise lorsque ce dernier fera son passage au-dessus du trou à reboucher. En cas de présence d'un trou de grande taille, on peut alors anticiper tout à la fois la modification de la vitesse de rotation de la vis mais également celle de la vitesse circonférentielle de la surface de réception et maîtriser ainsi les effets liés à l'inertie des ensembles tournants.
Il est important de préciser que, pour l'application à la pose d'une gomme de liaison où l'on cherche tout en bouchant des trous à minimiser la quantité de produit posé, on peut réaliser des patins dans lesquels le volume disponible pour le mélange est de l'ordre de quelques grammes, ce qui peut par exemple permettre de réaliser une bandelette d'une largeur de l'ordre de 10 à 20 mm ; Cet exemple ne saurait toutefois nullement limiter la portée de l'invention, l'appareil d'application pouvant s'avérer particulièrement intéressant également pour la pose de produit distinct de la gomme de liaison.
On va voir également dans ce qui suit que la possibilité offerte d'avoir un volume extrêmement faible dans le patin de reprise permet l'utilisation de produits ultra réactifs que l'on ne sait pas toujours mettre en œuvre aujourd'hui.
En plus d'un seul mélange caoutchouteux, on peut utiliser l'appareil selon l'invention pour permettre la pose de mélanges dont la réactivité est telle que l'on divise le système de vulcanisation du mélange en deux produits A et B qui, une fois réunis, réagissent extrêmement rapidement et peuvent vulcaniser en quelques minutes (inférieur à 7 minutes pour des températures avoisinant les 100°C).
Pour de tels mélanges, il est nécessaire d'effectuer un mélangeage rapide et efficace des produits A et B, d'avoir un système auto-vidant avec de très faibles quantités de mélanges et un temps de séjour très bref dans l'appareil entre le début du mélangeage et la pose du mélange C obtenu, pour éviter toute vulcanisation à l'intérieur de l'appareil.
L'invention permet d'apporter une solution à ces problèmes grâce à l'utilisation du patin de reprise coopérant avec le système d'alimentation en utilisant au moins, en plus de la vis 11, deux autres vis d'extrusion 26 et 27 que l'on peut voir sur les figures let 2. Ces vis d'extrusion 26 et 27 alimentées respectivement par des produits A et B, sont disposées par exemple perpendiculairement à la vis d'extrusion 11 et diamétralement opposées ou, au contraire, avec un angle faible entre les deux arrivées. Ces vis 26 et 27 débouchent sur la vis d'extrusion 11 qui va effectuer un mélangeage rapide de A et B avant de refouler le mélange ainsi réalisé vers l'orifice d'extrusion intermédiaire 14.
Dans le cas évoqué ici de produits extrêmement réactifs, il peut être intéressant, que les vis d'extrusion 26 et 27 possèdent des extrémités coniques débouchant au plus près de la vis d'extrusion 11 afin de faciliter le mélangeage et le vidage de l'installation. Les produits A et B débouchent donc directement dans la partie conique de la vis d'extrusion 11 où ils sont simultanément mélangés et refoulés vers l'orifice d'extrusion intermédiaire 14. On réussit ainsi à poser des produits extrêmement réactifs sans que la vulcanisation ne se produise dans l'appareil d'extrusion.
Dès l'arrêt des vis d'alimentation, la vis 11 se vide totalement car elle débouche dans l'orifice d'extrusion intermédiaire 14, où la pression est sensiblement égale à zéro. De plus, le vidage du patin de reprise est également total grâce au faible volume contenu dans le bourrelet et dans la cavité 210. De cette manière, le mélange des produits A et B est déposé sur la surface de réception 2 quelques fractions de seconde après avoir été réalisé.
Une autre application de l'invention s'avère particulièrement intéressante et concerne l'ensemble des situations rencontrées lors de la fabrication des enveloppes de pneumatiques, lorsqu'il est nécessaire d'améliorer la qualité des interfaces entre deux couches de gomme de nature différentes ou encore lorsqu'il s'avère indispensable d'améliorer le collant à cru d'un profilé. Pour résoudre ces questions, il est traditionnellement fait usage de dissolution à base de mélange caoutchoutique et de solvant. Toutefois, la toxicité des vapeurs de ces solvants entraîne des nuisances que l'on cherche à réduire par tous les moyens. Il est ainsi facile d'imaginer qu'un dispositif, tel que proposé dans l'invention, est particulièrement adapté pour réaliser la dépose d'une bandelette S de mélange caoutchouteux de très fine épaisseur sur la surface d'une enveloppe en cours de fabrication. Cette couche de gomme de quelques centièmes de millimètres d'épaisseur remplace avantageusement toute dissolution à base de solvant et représente une quantité de matière équivalente à celle déposée dans la situation antérieure.
Un tel appareil permet donc de déposer une bandelette sur une surface de réception en déplacement relatif par rapport à un patin de reprise. Il peut être facilement monté sur un robot permettant de contrôler les mouvements de l'appareil selon une direction transversale au mouvement de la surface de réception et d'obtenir des produits de formes très diverses.
La pression d'application du mélange est, de plus, tout à fait suffisante à la réalisation de jonctions de bonne qualité entre les bandelettes posées lors des différents tours d'une surface de réception en rotation telle qu'une carcasse de pneumatique à rechaper.

Claims

REVENDICATIONS
1) Appareil d'application à chaud et sous pression d'un mélange caoutchouteux sur une surface de réception (2) en mouvement relatif par rapport audit appareil, sous forme d'une bandelette (S), qui comprend au moins une extrudeuse composée d'un corps (10), et d'une vis d'extrusion principale (11) montée dans une chambre (13), destinée à refouler un mélange caoutchouteux (C) vers un premier orifice d'extrusion intermédiaire (14) débouchant à proximité de la surface de réception (2) et situé à l'entrée de la zone avant (201), d'un patin de reprise (20) du mélange caoutchouteux qui coopère avec la surface de réception (2) de sorte à former avec cette dernière un orifice d'extrusion (16), définissant le profil de la bandelette (S) de mélange caoutchouteux à former, et délimité, par une paroi de profilage (211) du patin de reprise (20) d'une part et par la surface de réception (2) d'autre part, caractérisé en ce que la zone avant (201) du patin de reprise (20) possède une voûte avant (205), qui précède la paroi de profilage (211), et qui forme avec la surface de réception (2) un angle aigu de sorte que la pression d'application du mélange à l'entrée de l'orifice d'extrusion (16) est générée essentiellement par l'effet de cet angle associé à la vitesse d'entraînement du mélange caoutchouteux par la surface de réception (2) en mouvement.
2) Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pression au niveau de l'orifice d'extrusion intermédiaire (14) est sensiblement égale à zéro.
3) Appareil selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que l'angle formé par la voûte avant (205) avec la surface de réception (2) est inférieur à 30° 4) Appareil selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que l'angle formé par la voûte avant (205) avec la surface de réception (2) est compris entre 5° et 10°.
5) Appareil selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que la vitesse relative de la surface de réception (2) par rapport au patin de reprise est comprise entre 0,5 m/s et 4 m/s.
6) Appareil selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que la vitesse relative due la surface de réception (2) par rapport au patin de reprise est comprise préférentiellement entre 0,8 m/set 1,5 m/s.
7) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la vis d'extrusion principale (11) débouche à proximité de l'orifice d'extrusion intermédiaire (14).
8) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'orifice d'extrusion intermédiaire (14) débouche directement dans une cavité (210) située dans la zone avant (201) du patin de reprise (20).
9) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le patin de reprise (20) comprend des rebords latéraux (203, 204) d'étanchéité entre ledit patin de reprise et la surface de réception (2).
10) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'extrémité de la vis d'extrusion principale (11) débouchant sur l'orifice intermédiaire d'extrusion (14) a une forme conique.
11) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins deux vis d'extrusion secondaire (26, 27) débouchent dans la chambre (13) dans laquelle est montée la vis d'extrusion principale (11). 12) Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que les extrémités des deux vis d'extrusion secondaire débouchent à la même position axiale par rapport à la vis d'extrusion principale (11).
13) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce qu'il comprend une sonde (35) de détection destinée à évaluer la taille du bourrelet (P) formé par le mélange C dans la zone arrière (202).
14) Appareil selon la revendication 13 caractérisé en ce que la sonde de détection du bourrelet P est constituée par deux palpeurs (36, 37) d'acquisition respectivement de la position haute et de la position basse du bourrelet.
15) Appareil selon la revendication 14 caractérisé en ce que la vitesse de la vis d'alimentation (11) et la vitesse relative de la surface de réception sont régulés en fonction de la taille du bourrelet (P) formé par le mélange dans la zone arrière (202).
16) Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 caractérisé en ce que la surface de réception est en rotation.
17) Appareil selon la revendication 16 caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de trou situé latéralement par rapport au patin de reprise (20) composé d'un ou plusieurs palpeurs (206, 207, 208) destinés à être activés lorsque la différence entre le profil circonférentiel réel (2') de la surface de réception et le profil moyen (2) de cette même surface dépasse un seuil donné, afin d'agir sur la vitesse de rotation de la vis d'alimentation (11) et la vitesse circonférentielle de la surface de réception.
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