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Appareil perfectionné pour Vulcaniser des bandes de matière conte- nart un élastomère...
La présente invention concerne un appareil pour vulca- niser des bandes de matière contenant un élastomère.
Dans la production de bandes de matière comprenant une nappe de support qui a été imbibée ou imprégnée autrement d'un élastomère, on recourt essentiellement a deux procédés pour vulca- niser l'élastomère. Dans un des procédés, la bande de Matière est enroulée a l'état non vulcanisé en même temps qu'une bande à résis- tance électrique sur un mandrin, après quoi la bande à résistance électrique est alimentée en courant pour engendrer la chaleur requise pour la vulcanisation.
Dans le second procédé, la bande est envidée à l'état non vulcanisé avec une bande intermédiaire sur un mandrin, après quoi le rauleau formé est soumis à l'action d'air
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ou d'un autre gaz charufié donnant la chaleur requise pour la vulcanisation. La présente invention concerne le second procédé qui utilise éventuellement une bande intermédiaire pour séparer seu- lement les diverses couches de la matière.
La vulcanisation avait suscité auparavant diverses diffi- cultés parmi lesquelles il convient de citer les suivantes.
Si on veut que la vulcanisation soit satisfaisante, on doit l'executre a une température précise et pendant un temps précis,- Une température trop élevée ou un temps trop long entraînent une vulcanisation exagérée dont les inconvénients sont que le pro- duit peut être dur et cassant, s'user facilement, se désagréger en poudre et avoir une courte durée de vie. Une vulcanisation insuf- fisante est due a une température trop basse ou- un temps trop court et elle conduit a un produit trop plastique et souvent poisseux.
Il est souhaitable, par conséquent, d'exécuter la vulcanisation à une température qui soit uniforme dans toute la bande de manière, mais en pratique, cette uniformité est extrêmement difficile à réaliser. four que le produit soit homogène, c'est-à-dire "dense" et exempt de bulles d'air ou d'autres gaz et de défauts physiques,, il doit être soumis a une pression au cours de la vulcanisation. ,
De l'air est normalement utilisé comme fluide de trans- fert de chaleur, mais d'autres gaz conviennent également. Le problème est de régler le chauffage de manière à obtenir aussi rapidement que possible une distribution uniforme de la chaleur dans le rouleau de matière a vulcaniser et il est important de maintenir cette uniformité pendant la vulcanisation.
Le chauffage de l'air se fait a l'aide d'un générateur de chaleur comportant des éléments chauffants électriques qui cèdent la chaleur engendrée a l'air traversant le générateur. Toute- fois, tout générateur de chaleur dcit contenir nécessairement une masse de métal qui a une certaine capacité calorifique et cela rend assez difficile le réglage de la température. Il est extrêmement désirable que la température soit constante pour que la vulcanisation donne les résultats optima.
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Suivant la présente invention$ un appareil pour vuleeni- ser des bandes de matière contenant un elastomere comprend une \ chambre a l'intérieur de laquelle se trouve la matière à vulcaniser
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ainsi queue générateur de chaleur associé fournissant un fluide > y de transfert de chaleur chaud à la chambre et recueillant -le fluide de transfert de chaleur refroidi qui en sort$ le générateur de chaleur étant pourvu de plaques chauffantes électriques. en un .
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matériau non conducteur de l'électricité portant de wluftta rêvé-" tements de métal qui forment des résistances électriques et qui dissipent de la chaleur lorsqu'ils sont relias a une source de courant électrique.
Plus particulièrement,pour utiliser l'appareil sui-
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vant l'invention, la matière a vulcaniser est d'abord envidée ooa<* plêtement sur un mandrin prévu à cet effet et 1-a rouleau de matière tins! fermé est placé dans un logement. Le générateur de chaleur est ensuite mis en marche de même qu'un ventilateur qui lui est associée et de l'air chaud est amené au logèrent. La température du logement s'élève pendant environ 45 minutes et atteint alors la température correcte de vulcanisation.
A ce moment, l'amenée d'air chaud est réduite brusquement à une valeur suffisante pour entretenir la température existante et le générateur est alors
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alimenté d'une quantité d'énergie électrique correspondant t la. chaleur qui est dissipée. La température choisie pour une expé,, rience est de 14UQC* Cette température est alors maintenue constante pendant deux a trois heures, après quoi de l.air froid est amené par le générateur pour refroidir le rouleau de matière complète- ment vulcanisée.
Le refloidissement dure environ trente minutes et bien qu'une certaine inégalité de vulcanisation puisse itre décoigyeo cette inégalité est mineure et le produit peut être considère 5omr ayant été vulcanisa de façon satisfaisante..
Il convient de noter que si le générateur de chaleur a une grande capacité calorifique il peut encore céder de la cha- leur a l'air pendant la période qui suit immédiatement la cessation.
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du chauffage c'est-à-dire pendant la période au cours de laquel- le la température doit rester constante. L'interruption correcte du chauffage ne peut être réalisée simplement en coupant le courant* Avec les générateurs do chaleur.habituels, cette augmentation de la température peut atteindre des proportions susceptibles d'af- fecter défavorablement la vulcanisation et, par conséquent, la qualité du produit.
Au cours d'une expérience on a utilisé un générateur de chaleur a résistances électriques formées de fils de résistance
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or!d1nair9lenroulés en spirale sur une 'me en un matériau isolant approprié tel que la porcelaine, La capacité calorifique du généra- teur est réduite au minimum, mais malgré cette réduction il est impossible de régler la température à moins de 5 à 10 C près.
Cette variation de température est suffisante pour affecter dé- favorablement le produit obtenu. En utilisant un générateur de cha- leur conforme a l'invention au lieu d'un générateur de chaleur de construction classique, la variation de la température a été ramonée a 1 C près, ce qui permet d'obtenir un produit satisfaisant.
Une forme de réalisation de l'invention est décrite ci-
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après, a titre d'exemple uniquement, avec référence ax dessins annexas, dans lesquels:
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,'1g. 1 est une élévation schématique, en bout d'un appa- reil suivant l'invention; Fi g. 2 est une vue schématique en élévation de c6té.
,,de l'appareil représenté sur la Fig. 1;
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Y tg. 3 est un diagramme montrant la distribution de la température dans un rouleau de matière à vulcaniser;
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'tg. 4 est un diagramme de la distribution de là pros. sjonnoraale à la périphérie d'un rouleau de matière.
²1g. est une vue schématique en coupe d'un générateur de chaleur construit suivant l'invention.
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L'appareil représenté sur la 11gaz des dessins comprend un châssis 10 pour un rouleau de matière 11 ehvidé sur un Mandrin
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21 qui comporte un arbre 12. Le rouleau 11 tourne a vitesse constan- te, ce mouvement lui étant communiqué par une poulie 13 montée sur l'arbre 12 et entraînée par le câble 14 à l'aide d'uns autre poulie 15 par l'intermédiaire du rédacteur de vitesse a vis sans fia 16 attaqué par le moteur 17. Trois cylindrespresseurs 18,
19 et 20 sont montés d'une manière appropriée quelconque. Le nombre de cy- lindres presseurs peut être de deux, trois ou davantage et ceux- ci sont répartis symétriquement a la périphérie du rouleau Il -Le rouleau Il$ est formé d'une bande de matière contenant un élastomère et ayant, par exemple, une longueur de 100 mètres.
Chaque couche de la matière est séparée de sa voisine par une bande intermédiaire constituée par une matière ayant une bonne cois- ductivité thermique, mais qui ne s'attache pas à l'élastomère par vulcanisation. Les cylindres presseurs 18, 19 et 20 sont appliques slastiquement sur le rouleau 11, l'agencement permettant un régla- ge de la pression.
Dans le forme de réalisation représentée dans le dessine-chaque cylindre presseur tourillonne dans une paire de leviers à pivot 22, 23 et 24 qui sont sollicités radialement vers le rouleau.11 par des dispositifs pneumatiques à piston et à . cylindre 2, 26 et 27, respectivement.Ces dispositifs sont re- liés a une source commune d'air ou d'un autre fluide sous pression par des conduits 28 et 29 qui comportent une valve commune 30 pour' régler la pression du fluide dans le conduit 29. .
L'appareil entier est enfermé dans un logement 31' en un matériau qui est un bon isolant thermique et il comporte un cou- vérole amovible 31" qui permet l'introduction de la matière et de la bande intermédiaire. De préférence, à l'extérieur du logement se trouve un générateur de chaleur 32 dans lequel de l'air est chauffe.
Les éléments de chauffage électriques sont alimentés en courant par les conducteurs 33 et 34, un rhéostat 35 et un inter- rupteur 36.- L'air chauffé est force par un ventilateur à passer par le conduit 37 et a pénétrera l'intérieur du mandrin 21 qui, .. supporte le rouleau 11. L'intérieur du mandrin 21 a la forme d'un échangeur de chaleur qui transfère de la chaleur de l'air chauffé
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au mandrin et , donc aussi au rouleau 11. L'échangeur de chaleur peut comprendre des ailettes qui provoquent 1a turbulence de l'air , chauffé, de sorte que celui-ci code une proportion apprécia. ble de sa chaleur au mandrin 21.
L'air chauffé, après avoir pas*4 par la mandrin 21, s'é- coule 1% 1'intérieur du logement 31', 31" d'où il est renvoyé, pour être réchauffa, au générateur de chaleur 32 par le conduit 39.
L'air chiffe! du logement 31', 31" chauffe extérieurement le rouleau 11. Cet agencement permet de porter le -rouleau 11 à la température de travail en un temps relativement court en lui four- nissant de la chaleur a la fois de l'intérieur et de l'extérieur.
La Fig. 3 représente une coupe schématique à plus gran- de échelle dans le rouleau 11 et,le mandrin 21. Le gradient de température, montrant la distribution de la température à l'in- térieur du rouleau 11, est représenté au bas de cette figure, Quand la température a atteint une valeur a laquelle la vulcanisation est possible, elle est relativement élevée au point ,40, c'est-à-dire où la matière traitée est en contact direct avec le mandrin 21, et également au point 41, c'est-à-dire où la matière est en con- tact direct avec l'air chauffé ambiant du logement. Par contre, une température moins élevée existera en un point intermédiaire entre les points 40 et 41, par exemple au point 42.
En raison de l'égalisation graduelle de la'température dans le rouleau, cette température minimum s'élèvera pendant la vulcanisation pour attendre finalement une valeur 43, Dans les conditions habituelles, la différence de température entre les points 40 et 41, d'une part et les points 42 et 43, d'autre part, serait suffisante pour que la vulcanisation soit trop inégale. Si les températures aux points
40 et 41 sont choisies de façon à assurer exactement la vulcanisa- tion complète de l'elastomère, celui-ci sera sous-vulcanisé au centre où la température est plus basse.
Au contraire, si on utilise des températures plus élevées de 'façon qu'elles suffisent aux points 42 et 43 pour réaliser la vulcanisation complète de l'élastomère au milieu de la matière, l'élastomère sera survulcanisé aux points
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z et 41. En outre, il n'est pas possible dans les conditions ha- bituelles de réaliser une vulcanisation uniforme en provoquant un* légère survulcallîsation aux points 40 et 41 et en mère temps une légère sous-vulcanisation aux points 42 et 43P parce q'M la sr différencede température est rop grande.
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Tuig. 4 est un diagramme de la variation de pression 44 (en ordonnées) exercée par les cylindres presseurs 18, 19 et %0 au cours d'une révolution du rouleau 11 (flèche en absol3ses), ".é En raison de la variation de la pression, il se produit une égalisation de la température dans le soutenu 11, Mais elle n'est pas suffisante pour vulcaniser de -manière satisfaisante la matière si on ne prend pas des mesures supplémentaires pour relier la tem- pérature dans le générateur de chaleur*
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La Fi g. 5 représente un générateur de chaleur .32,0 le conduit d'alimentation pour amener le fluide de transfert de en * ' leur chaud a la chambre 31'. 31* et le conduit de retour 9 par lequel le fluide de transfert de chaleur plus froid retour4o'de la chambre au générateur de chaleur.
La conduit 39 comporte un ventilateur 45 dont le tube de sortie 46 est relie directement au
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générateur de chaleur 32 A l'intérieur du générateur sont dis/po- |1 aées plusieurs plaques de verre très minces 47, 48, 49, 50 ot,514, les plaques 47 et 51 portant des revêtements métalliques aux le fa- ce tournée vers l'intérieur du générateur, les p.aqaea'rda..9 et 50 portant des revêtements métalliques sur les deux faces.
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Aux extrémités supérieure et inférieure de choque al. tement métallique des plaques on prévoit des barreaux qui étrr .
Missent le contact entre les revêtements métalliques se trouvant'. sur les faces de chaque plaque. Ces barreaux sont représentas en
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52, 5 et 54. kan outré, 4es barreaux sont reliés par de3 conclue . tours 55 et 56s ces dehtiers étant reliés aux bornes 57 et $8.. es plaques de verre 41 à 51 sont extrêmement minces et . ce fait lui-même contribue à réduire au minimum la capacité calori- fique du générateur.
En outre, le coefficient du température du verre est faible, et les revêtements métalliques appliqués sur
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une ou les ,aux faces des plaques de verre sont extrêmement minces et sont équivalents a un fil de résistance électrique unique aplati pour former une surface missive. L'extrême finesse des revêtements métalliques;
dont la surface émet de la chaleur a pour effet qu'ils
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réagissent en substance instantanément à toute variation de ioi;ï tensit du ;çcaant électrique et la capacité calorifique du généra*. teur étant ainsi réduite au minimum possible, on peut maintenir a plus ou moins 10 C près la température de l'air quittant
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le conduit pi* fil on compara cette valeur de la Marée avec celle de 5 a 10*4 près qu< donne l'élément classique à spirales chauffantes l'avantage de l'appareil suivant l'invention apparaît tmmédia. t:.ent.
Il convient 4e remarque"* sous ce rapport que 1$élastomère est extrêmement sensible a. la température de vulcanisation et qu'une variation de 2 ou 3 C seulement de cette température peut détériorer complètement le produit.
Cette tolérance étroite des
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températures ne t'applique pas jà chaque particule individuelle de 1*êlastomèe# qui est capable, elle, de résister à de plus grandes variations? de température que celles Mentionnées plus haut, mais comse.i'slfstotn&re est vulcanisé en rouleau, la Majeure partie de la variation ndoiissible de la température fera qu'il existera une difiépence entre la quotité de chaleur absorbée par les couches
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extérieures ou Intérieures du rouleau et celle absorbée par les cocu- chers intermédiaires du rouleau. C'est donc le fait que la matière est envideeen rouleau qui rend nécessaire le réglage précis de la température et ce réglage est rendu possible par le générateur de chaleur récrit plus haut.
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! tl va de soi que l'appareil est susceptible de nombreuses modification sans sortir du cadre de l'invention et, par exemple le générateur de chaleur peut comporter plus de cinq plaques.