FR3051702A1 - Fabrication de melanges de caoutchouc - Google Patents

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Stephane Bornes
Bars Lionel Le
Stephan Otto
Claude Thiallier
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Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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Michelin Recherche et Technique SA Switzerland
Compagnie Generale des Etablissements Michelin SCA
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Abstract

Dans le domaine de la production de pneumatiques, l'invention concerne des systèmes et des procédés permettant d'effectuer de manière sélective des séquences de production de mélanges de caoutchouc monopassages ou multipassages sur une installation de production de mélange de caoutchouc commune. L'invention concerne en outre un pneumatique qui est formé selon les procédés décrits.

Description

FABRICATION DE MÉLANGES DE CAOUTCHOUC DOMAINE TECHNIQUE L'invention concerne de manière générale la production de mélanges de caoutchouc et des pneumatiques de véhicule préparés à partir de ceux-ci. Plus particuliérement, l'invention concerne la production complète de mélange de caoutchouc par l'exécution sélective de séquences de production.
CONTEXTE
Dans la fabrication de pneumatiques, on exige que le pneumatique ait diverse performance (par exemple une résistance au roulement réduite, une meilleure résistance à l'usure, une adhérence comparable dans des conditions humides et sèches, un kilométrage estimé, etc.). Les pneumatiques sont donc composés de différents types de mélanges de caoutchouc ayant des propriétés essentielles au fonctionnement du pneumatique lui-même. Pour garantir qu'un pneumatique commercialisable présente des performances attendues, un mélange de caoutchouc peut être sélectionné parmi une variété de mélanges de caoutchouc, ayant chacun différents ingrédients mélangés en des quantités différentes et dérivés d'une variété de séquences de production. En fonction des caractéristiques attendues, de telles séquences peuvent être effectuées une fois, deux fois ou même plusieurs fois.
Bien que de multiples types de mélanges de caoutchouc soient envisagés dans les processus de production de pneumatiques, il existe un choix et une implantation optimisée des équipements qui permettent de s'adapter aux choix de la séquence de production de mélange de caoutchouc. Une productivité optimale est donc possible, tout en conservant les diverses propriétés du caoutchouc. RÉSUMÉ L'invention concerne un système de production de mélanges de caoutchouc ayant des propriétés attendues. Le système comprend une série d'installations de production de mélange de caoutchouc qui définissent des séquences de production de mélange de caoutchouc monopassages et multipassages. Chaque installation de production de mélanges de caoutchouc permet l'exécution d'au moins un processus de production de mélange de caoutchouc. Les installations de production de mélanges de caoutchouc comprennent au moins une installation de mélangeage initial qui effectue un processus de mélangeage initial. Une première installation de mélangeage et de refroidissement effectue un premier processus de mélangeage et de refroidissement avant un processus de mélangeage complémentaire, qui est effectué par au moins une installation de mélangeage complémentaire. Une deuxième installation de mélangeage et de refroidissement effectue un deuxième processus de mélangeage et de refroidissement après le processus de mélangeage complémentaire. Un moyen de transport dirige séquentiellement le mélange de caoutchouc soit vers l'installation de mélangeage complémentaire soit vers la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement selon une recette de mélangeage sélectionnée pour la production d'un mélange de caoutchouc ayant les propriétés attendues. L'installation de mélangeage initial comprend au moins un mélangeur interne ayant une chambre d'un volume de remplissage prédéfini pour recevoir et mélanger un matériau élastomère avec un ou plusieurs ingrédients initiaux pendant le processus de mélangeage initial. L'installation de mélangeage complémentaire comprend au moins un mélangeur interne sans pilon ayant une chambre d'un volume de remplissage prédéfini environ deux fois supérieur à un volume de remplissage prédéfini du mélangeur interne initial, la chambre recevant et mélangeant le mélange de caoutchouc avec un ou plusieurs ingrédients complémentaires.
Dans certains modes de réalisation, chaque installation de mélangeage et de refroidissement comprend au moins un mélangeur externe dans lequel une paire de cylindres transforme le mélange de caoutchouc en une nappe continue ; au moins une installation de pulvérisation dans laquelle une ou plusieurs rampes sont positionnées au niveau d'une station de pulvérisation supérieure et d'une station de pulvérisation inférieure, chaque rampe étant en communication avec une source d'alimentation en eau et en air pour alimenter en eau et en air une ou plusieurs buses au débit d'eau et à la pression d'air prédéterminés; et au moins une installation d'aspiration dans laquelle une ou plusieurs hottes d'aspiration sont positionnées en aval de chaque rampe respective, chaque hotte d'aspiration étant en communication avec une source d'alimentation en air pour l'aspiration au débit d'air prédéterminé. Pendant le processus de refroidissement, chaque installation de mélangeage et de refroidissement pulvérise une nappe continue respective et chaque installation de mélangeage et de refroidissement évacue l'air contenant l'eau évaporée pour produire le mélange de caoutchouc à des valeurs cibles de température et d'ajout d'eau avant le processus de mélangeage complémentaire.
Dans certains modes de réalisation, les installations de production de mélange de caoutchouc comprennent une installation de transport configurée pour le transfert sélectif d'un mélange de caoutchouc vers une installation de production de caoutchouc présélectionnée. L'installation de transport comprend une station d'évacuation facultative comprenant une installation de pulvérisation et une installation d'aspiration; un moyen de transport escamotable qui permet le transfert sélectif vers l'installation de mélangeage complémentaire ou vers la deuxième installation de mélangeage et refroidissement; et un moyen de transport qui effectue le transfert sélectif vers la deuxième installation de mélangeage et refroidissement.
Dans certains modes de réalisation, les installations de production de mélange de caoutchouc comprennent au moins une installation de fin de ligne qui effectue un processus de fin de ligne. Un tapis d'alimentation dirige un mélange de caoutchouc de la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement vers l'installation de fin de ligne.
Le système permet de réaliser des mélanges de caoutchouc provenant de recettes avec des séquences monopassages ou avec des recettes avec des séquences multipassages sans avoir besoin d'un équipement distinct. Ainsi, le choix de propriétés attendues n'est pas limité par la configuration du système. L'invention concerne également des procédés pour effectuer sélectivement une ou plusieurs séquences de production de mélange de caoutchouc selon une recette de mélange sélectionnée (par exemple, une recette nécessitant une séquence monopassage ou une séquence multipassage). L'invention concerne également un pneumatique formé selon ces procédés. D'autres aspects de la présente invention vont devenir évidents grâce à la description détaillée suivante .
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La nature et les divers avantages de l'invention vont devenir plus évidents à la lecture de la description détaillée qui suit, conjointement avec les dessins annexés, sur lesquels les mêmes numéros de référence désignent partout des parties identiques, et dans lesquels:
La figure 1 représente une vue schématique d'un exemple de système pour la production de mélanges de caoutchouc selon des exemples de processus de production de mélange de caoutchouc de la présente invention.
La figure 2 représente une vue schématique d'un exemple d'installation de mélangeage et refroidissement et d'un exemple d'une station d'évacuation facultative qui sont utilisées avec le système de la figure 1.
Les figures 3 et 4 représentent le système de la figure 1 avec un moyen de transport escamotable au cours du transport d'une nappe de caoutchouc vers une installation de production de mélange de caoutchouc présélectionnée.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Il va maintenant être fait référence en détail à des modes de réalisation de l'invention, dont un ou plusieurs exemples sont illustrés sur les dessins. Chaque exemple est fourni à titre d'explication et non de limitation de l'invention décrite. L'homme du métier comprendra que diverses modifications et variantes peuvent être appliquées dans la présente invention sans s'écarter de la portée ni de l'esprit de l'invention. Par exemple, des caractéristiques ou des étapes illustrées ou décrites dans le cadre d'un mode de réalisation peuvent être utilisées avec un ou plusieurs autres modes de réalisation pour définir au moins un mode de réalisation supplémentaire. Ainsi, il est prévu que l'invention couvre ces modifications et variantes dans la mesure où elles se situent dans la portée des revendications annexées et de leurs équivalents.
En se référant maintenant aux figures, sur lesquelles les mêmes numéros identifient des éléments identiques, la figure 1 représente un exemple de système 10 pour produire un ou plusieurs mélanges de caoutchouc à incorporer dans un ou plusieurs pneumatiques de véhicule. Il est envisagé que le système 10 permet la production de mélange de caoutchouc ayant des propriétés diverses et variées telles que déterminées par les besoins de performance du pneumatique résultant. Tel qu'utilisé ici, le terme « pneumatiques » comprend, mais sans limitation, les pneumatiques utilisés pour des véhicules légers, des véhicules de tourisme, des véhicules utilitaires (y compris les poids lourds), des véhicules de loisir (y compris, mais sans limitation, les vélos, les motos, les VTT, etc.), des véhicules agricoles, des véhicules militaires, des véhicules industriels, des véhicules miniers et des engins de chantier. Il est également envisagé que les produits fabriqués par la présente invention comprennent les bandes de roulement de pneumatique complètes et partielles telles que celles utilisées dans les procédés de rechapage connus.
Le système 10 comprend une série d'installations de production de mélange de caoutchouc qui définissent ensemble une ou plusieurs séquences de production de mélange de caoutchouc. Chaque installation de production de mélange de caoutchouc permet l'exécution d'au moins un processus de production de mélange de caoutchouc. Un mélange de caoutchouc est obtenue et dirigée de manière séquentielle vers une ou plusieurs des installations de production de mélange de caoutchouc selon une variété de recettes de mélangeage de mélange de caoutchouc. Le système 10 peut permettre l'exécution séquentielle de processus de production de mélange de caoutchouc jusqu'à ce que le mélange résultant présente les propriétés souhaitées, lesquelles propriétés sont variables et adaptables en fonction de la recette de mélangeage du mélange de caoutchouc.
Le mélange de caoutchouc qui est choisi pour une production dans un cycle de mélangeage donné peut être obtenu de manière sélective à partir d'une séquence de production qui est effectuée une seule fois (ci-après nommée séquence « monopassage ») ou une séquence de production qui est effectuée deux fois ou plus (ci-après nommée séquence « multipassage »). Une séquence multipassage peut comprendre un ou plusieurs passages successifs à travers au moins une partie des équipements avant un passage final. Le mélange de caoutchouc peut ainsi être fabriqué à partir d'une recette prédéfinie sélectionnée parmi une pluralité de recettes de mélangeage de mélange de caoutchouc susceptibles d'être produits soit par une séquence monopassage soit par une séquence multipassage.
Le contrôle des propriétés du mélange de caoutchouc est effectué non seulement par les Ingrédients sélectionnés pour un mélange de caoutchouc donné, mais également par l'ordre d'introduction ainsi que par toutes les étapes intermédiaires éventuelles. Étant donné que la configuration du système 10 reste statique Indépendamment du fait que l'on exécute une séquence monopassage ou multipassage, une vaste sélection de recettes de mélangeage de mélange de caoutchouc devient disponible, lesquelles sont adaptées à la fabrication de pneumatiques. En ce sens, le système permet de réaliser des mélanges de caoutchouc provenant de recettes avec des séquences monopassage ou avec des recettes avec des séquences multlpassages sans avoir besoin d'un équipement distinct.
En se référant toujours à la figure 1, parmi les installations de production de mélanges de caoutchouc fournies avec le système 10, il y a une Installation de mélangeage initial 20 qui effectue un processus de mélangeage initial. L'installation de mélangeage 20 comprend au moins un mélangeur interne 22 ayant une chambre 24 d'un volume de remplissage prédéfini. Le mélangeur interne 22 comprend une ou plusieurs pales de mélangeage (non représentées) qui assurent la pénétration d'ingrédients dans une matrice élastomère. Le mélangeur interne 22 peut être sélectionné parmi une variété de mélangeurs disponibles dans le commerce.
Dans une étape initiale A, à la fois pour des séquences monopassages et multipassages (voir figures 1, 3 et 4) réalisées au niveau de l'installation de mélangeage initial 20, le mélangeur interne 22 reçoit un matériau élastomére 27 (par exemple, un caoutchouc naturel, un élastomére synthétique et des combinaisons et équivalents de ceux-ci) et un ou plusieurs ingrédients, tels qu'un ou plusieurs agents de mise en œuvre 29, agents de protection 31 et charges de renforcement 33. Les ingrédients peuvent également comprendre du noir de carbone ou de la silice en des quantités variables en fonction des performances souhaitées pour le pneumatique. Il est évident que d'autres ingrédients peuvent être introduits dans le mélangeur interne 22 à l'exception des ingrédients de vulcanisation (par exemple, de réticulation) qui sont introduits ultérieurement dans la séquence.
Dans une étape suivante B à la fois pour des séquences monopassages et multipassages (voir figures 1, 3 et 4) également réalisée au niveau de l'installation de mélangeage initial 20, un mélangeur interne 22 mélange le matériau élastomère et des ingrédients pour obtenir un mélange de caoutchouc à partir de ceux-ci. Le processus de mélangeage initial utilise des techniques de mélangeage générales comme cela est connu dans la technique. Dans certains procédés, le mélangeage a lieu à une température ne dépassant pas 180°C.
En se référant à la figure 1 et à la figure 2, un mélange de caoutchouc 108 obtenu à partir de l'installation de mélangeage initial 20 est transporté vers une installation de mélangeage et de refroidissement 100 pour la réalisation d'un processus de mélangeage et de refroidissement à cet endroit. L'installation de mélangeage et refroidissement 100 est une installation de production de mélange de caoutchouc qui comprend au moins un mélangeur externe. L'installation 100 comprend une paire de cylindres 110. Chaque cylindre 110 a un axe de rotation et les cylindres sont disposés d'une manière mutuellement opposée de telle sorte que les axes de rotation sont parallèles l'un à l'autre. Les cylindres 110 peuvent présenter des diamètres et des longueurs identiques pour assurer des performances uniformes et reproductibles lors de cycles de mélange successifs. Un cylindre 110 ou les deux peuvent avoir un moyen de refroidissement par fluide comme on le sait dans le métier. L'installation de mélangeage et de refroidissement 100 comprend également au moins une station de pulvérisation supérieure 102 et une station de pulvérisation inférieure 104 qui sont toutes deux intégrées à une installation de pulvérisation qui pulvérise de l'eau et une installation d'aspiration. L'installation de pulvérisation comporte une ou plusieurs rampes respectives 124, 126 positionnées au niveau de chacune des stations de pulvérisation supérieure et inférieure. Chaque rampe est en communication avec une source d'alimentation en eau et en air pour l'approvisionnement en eau et en air d'une ou plusieurs buses à un débit d'eau prédéfini. L'installation d'aspiration comporte une ou plusieurs hottes d'aspiration respectives 134, 136 positionnées en aval de chaque rampe. Chaque hotte d'aspiration est en communication avec une source d'alimentation en air pour l'aspiration d'air. L'addition d'eau par les rampes 124, 126 charge l'air ambiant avec de l'humidité. L'air contenant l'eau évaporée est aspiré pour empêcher l'introduction d'eau dans le mélange de caoutchouc. Chaque combinaison de rampe et de hotte d'aspiration sert de point de contrôle de pulvérisation qui optimise le refroidissement des mélanges de caoutchouc 108 sur toute la ligne de production.
Dans une étape C, à la fois pour des séquences monopassages et multipassages (voir les figures 1, 3 et 4) effectuées au niveau de l'installation de refroidissement 100, les cylindres 110 transforment une composition de caoutchouc 108 en une nappe continue 112 qui circule ensuite selon un trajet prédéfini. Le trajet prédéfini comprend un ou plusieurs moyens de transport continus (par exemple une ou plusieurs tapis de transport ou moyens de transport équivalents). Pour l'exemple d'installation de mélangeage et de refroidissement 100 illustrée sur la figure 2, le trajet prédéfini est formé au moins en partie par un tapis continu 114 positionné au niveau de la station de pulvérisation supérieure 102 et un autre tapis continu 116 positionné au niveau de la station de pulvérisation inférieure 104. Les tapis 114, 116 sont entraînés au moins par un rouleau supérieur 118 et un rouleau inférieur 120 de plus grand diamètre relatif.
Un ou plusieurs rouleaux auxiliaires 122 peuvent compléter le guidage des tapis 114, 116 comme cela est connu dans la technique. Bien que les tapis 114, 116 soient décrits comme des moyens de transport distincts, un seul tapis continu peut les remplacer.
Dans certaines recettes, le cycle peut se dérouler de la manière suivante. Après le processus de mélangeage initial réalisé au niveau de l'installation de mélangeage initial 20, le système 10 envoie le mélange de caoutchouc 108 vers l'installation 100. Le mélange de caoutchouc 108 passe entre les cylindres 110 de l'installation 100 pour former une nappe continue 112 ayant une épaisseur et une largeur sélectionnées.
Pendant le cycle de mélangeage et de refroidissement qui est effectué par l'Installation 100, un deuxième mélange peut alors démarrer dans le mélangeur Interne 22.
Lors de l'étape C, le mélange de caoutchouc 108 circule par le tapis 114 dans une direction pour un traitement au niveau de la station de pulvérisation supérieure 102. Le tapis 114 transporte le mélange de caoutchouc 108 entre les cylindres 110 pour former une nappe continue 112. Le tapis Inférieur 116 fait circuler la nappe dans une direction pour un traitement au niveau de la station de pulvérisation Inférieure 104. Sur la base des propriétés uniques du mélange de caoutchouc 108, chaque rampe 124, 126 pulvérise de l'eau à un débit prédéfini et chaque hotte d'aspiration respective 134, 136 aspire de l'air. L'ajout d'eau par les rampes 124, 126 charge l'air ambiant d'humidité et favorise l'extraction de chaleur pendant le mélangeage. Le but de l'aspiration est de limiter la condensation et donc d'empêcher l'Introduction d'eau dans le mélange de caoutchouc 108. Chaque combinaison de rampe et de hotte d'aspiration permet d'optimiser le refroidissement et l'homogénéisation du mélange de caoutchouc avant le début d'un processus de production de composition de caoutchouc ultérieur.
Chaque rampe 124, 126 doit être configurée pour fournir un débit d'eau pulvérisée comme déterminé par la recette de mélangeage du mélange de caoutchouc sélectionné. Dans certains processus, le débit de circulation d'eau prédéfini peut être d'environ 70 lltres/heure à environ 400 lltres/heure. De même, chaque hotte d'aspiration 134, 136 doit être configurée pour fournir un débit de circulation d'air prédéfini comme déterminé par la recette de mélange de caoutchouc sélectionnée. Dans certains processus, l'aspiration d'air est sélectionné à un niveau allant d'environ 5000m^/h à environ 30000m^/h.
Le débit de circulation d'eau et l'aspiration d'air peuvent varier tant que les débits de circulation délivrés confèrent au mélange de caoutchouc des valeurs cibles de température et d'ajout d'eau avant d'ajouter les ingrédients de réticulation. Par exemple, si, après un temps écoulé, la température du mélange de caoutchouc est supérieure à une température cible attendue, le débit de circulation d'eau (par exemple, comme délivré par la rampe 124 ou la rampe 126) peut être ajusté à un taux plus élevé que celui qui serait délivré à une température inférieure. Dans certains processus, la température cible du mélange de caoutchouc est d'environ 70°C, température à laquelle la prévisibilité et la reproductibilité du processus sont obtenues. Dans certains processus, l'ajout d'eau cible du mélange de caoutchouc ne dépasse pas environ 0,20% en masse du mélange de caoutchouc. L'ajustement du débit de circulation d'eau peut être exécuté seul ou en combinaison avec un ajustement d'aspiration d'air (par exemple par la hotte d'aspiration 134 ou la hotte d'aspiration 136). Étant donné que des ajustements réussis sont effectués au cours du temps, de tels ajustements peuvent être répétés pour s'assurer que l'ajout en eau de n'importe quel mélange de caoutchouc est limité à la valeur cible de ce mélange. Cette valeur est assurée avant l'ajout ultérieur d'ingrédients de vulcanisation. Lorsque le mélange 108 est terminé sur l'installation 100, alors il est envoyé vers l'installation de transport 200.
En se référant de nouveau à la figure 1, la nappe 112 est transportée vers une installation de transport 200 qui effectue le transfert sélectif de la nappe 112 vers une installation de production de composition de caoutchouc présélectionnée. L'installation de transport 200 comprend une station d'évacuation facultative 206 comprenant une installation de pulvérisation et une installation d'aspiration pour effectuer un processus de refroidissement auxiliaire tel que décrit ci-dessus par rapport à l'installation de refroidissement 100.
Comme davantage illustré sur la figure 2, la station d'évacuation facultative 206 comprend au moins une rampe 224 ayant des buses qui sont positionnées pour pulvériser la nappe 112 à un débit de circulation d'eau prédéfini. La rampe 224 comprend une configuration comparable à celle décrite ci-dessus par rapport aux rampes 124, 126. Au moins une hotte d'aspiration 226 est en aval de la rampe 224 et comprend une configuration comparable à celle décrite ci-dessus par rapport aux hottes d'aspiration 134, 136. La hotte d'aspiration 226 est positionnée pour aspirer l'air après pulvérisation par la rampe 224.
Lorsque la station d'évacuation facultative 206 effectue un refroidissement supplémentaire de la nappe, la rampe 224 pulvérise de l'eau sur celle-ci avant que l'air contenant l'eau évaporée ne soit aspiré par la hotte d'aspiration 226. Le processus de refroidissement effectué au niveau de la station d'évacuation facultative 206 fait en sorte que le mélange de caoutchouc ait une température et un ajout d'eau acceptables pour une exécution séquentielle d'un processus dans une séquence monopassage ou multipassage. En d'autres termes, la nappe dispose de propriétés appropriées pour l'exécution d'un processus ultérieur, indépendamment du fait que le processus fasse partie d'une séquence monopassage ou d'une séquence multipassage.
Dans une étape D, à la fois pour des séquences monopassage et multipassage (voir figures 1, 3 et 4) réalisée au niveau de l'installation de transport 200, un moyen de transport tel qu'un tapis d'évacuation 240 transporte la nappe 112 depuis l'installation de mélangeage et de refroidissement 100 vers un moyen de transport escamotable 250 ou un moyen de transport 252 qui sont disponible au niveau de l'installation de transport 200. Dans certaines séquences, la nappe 112 est maintenue au niveau de l'installation de transport 200 avant l'exécution d'un processus ultérieur. La direction séquentielle de la composition de caoutchouc vers une installation de production de mélange de caoutchouc présélectionnée dépend de la recette de mélange sélectionnée. De cette manière, le système 10 permet de bénéficier des avantages à la fols des séquences monopassage et multlpassage tout en permettant de faire une sélection entre les deux. L'Installation de production de mélange de caoutchouc présélectionnée est sélectionnée entre une installation de mélangeage complémentaire 300 qui effectue un processus de mélangeage complémentaire et une deuxième installation de mélangeage et refroidissement 100'. L'Installation 100' est similaire à la première Installation 100 déjà décrite préalablement. Dans certaines réalisations, la taille des Installations pourrait être différente.
En se référant en outre aux figures 3 et 4, le moyen de transport escamotable 250 peut être positionné pour un transfert sélectif vers l'installation de mélangeage complémentaire 300 ou pour un transfert sélectif vers la deuxième installation de mélangeage et refroidissement 100'. Lors de l'étape D d'une séquence monopassage (voir figure 3), le moyen de transport escamotable 250 s'étend vers le moyen de transport 240 pour permettre le transport ininterrompu de la nappe 112 vers l'installation de mélangeage complémentaire 300. Dans ces séquences, le moyen de transport escamotable 250, soit seul, soit en combinaison avec un autre moyen de transport, achemine le mélange de caoutchouc pour l'exécution d'un processus de mélangeage complémentaire.
En se référant en outre à la figure 4, lors de l'étape D d'une séquence multlpassage, et en particulier pour un ou plusieurs passages successifs (c.-à-d. les passages de celle-ci avant le dernier passage), le moyen de transport escamotable 250 se retire du moyen de transport 240 pour le transport ininterrompu de la nappe 112 vers la deuxième installation de mélangeage et refroidissement 100'. Le moyen de transport 252 effectue le transfert sélectif en by-passant l'installation de mélangeage complémentaire 300 et en transportant la nappe 112 directement vers l'installation 100'. Le choix entre une séquence monopassage ou multipassage détermine donc si le moyen de transport escamotable 250 est positionné pour by-passer l'installation de mélangeage complémentaire 300.
Le système 10 permet l'élimination des mélanges non-conformes à la fois dans les séquences monopassages et multipassages. Bien que les processus réduisent toute éventualité de gaspillage, dans le cas où le matériau est non conforme (par exemple, en raison d'un dysfonctionnement d'un procédé de mélangeage), le système peut empêcher le matériau d'atteindre l'installation de mélangeage complémentaire 300. Par conséquent, des gaspillages supplémentaires d'énergie et de temps sont évités tandis que les avantages des différentes séquences de production de mélange de caoutchouc sont préservés.
En se référant en outre à la figure 3, lors de l'étape D d'une séquence multipassage et en particulier pour le dernier passage de celle-ci, le moyen de transport escamotable 250 se prolonge vers le moyen de transport 240 pour le transport ininterrompu de la nappe 112 vers l'installation de mélangeage complémentaire 300. A la fin du mélangeage à l'installation de mélangeage 300, le mélange de caoutchouc est transféré vers l'installation 100' et soumis à l'exécution d'un deuxième processus de mélangeage et de refroidissement. Dans certaines séquences multipassages ayant des passages successifs avant le dernier passage, le mélange de caoutchouc revient au début d'une autre séquence au niveau de l'installation de mélangeage initial 20 (par exemple, en commençant à partir de l'étape B de la figure 4).
Dans une étape E à la fois d'une séquence monopassage (voir figure 3) et d'un dernier passage d'une séquence multipassage (voir fig. 4), réalisées au niveau de l'installation de mélangeage complémentaire 300, le mélangeur 302 reçoit un ou plusieurs ingrédients complémentaires (par exemple des ingrédients de réticulation ou de vulcanisation) qui forment le système de réticulation et n'importe quels élastomères supplémentaires et additifs nécessaires (par exemple des élastomères complémentaires et/ou des matières à recycler 309, des agents de protection 311 et des agents de réticulation 313). Dans certains processus, les ingrédients complémentaires comprennent au moins un ingrédient parmi du soufre et un ou plusieurs accélérateurs. Il est évident que d'autres ingrédients complémentaires peuvent être introduits dans le mélangeur 302.
Dans une étape F à la fois d'une séquence monopassage (voir la figure 3) et d'une séquence multipassage (voir la figure 4), réalisées au niveau de l'installation de mélangeage complémentaire 300, le mélangeur 302 effectue le processus de mélangeage complémentaire. L'installation de mélangeage complémentaire 300 permet de réaliser à la fois les séquences monopassage et multipassage et comprend au moins un mélangeur sans pilon 302 comportant une chambre 304 d'un volume de remplissage prédéfini. Dans certains modes de réalisation, le mélangeur 302 a un volume de remplissage environ deux fois supérieur à celui du mélangeur interne 22 positionné au niveau de l'installation de mélangeage initial 20. Le mélangeur sans pilon 302, qui comprend une ou plusieurs pales de mélange (non représentées) comme cela est connu dans la technique, peut être sélectionné parmi des mélangeurs disponibles dans le commerce.
Au cours de ce processus, le mélangeur 302 mélange la nappe 112 avec les ingrédients complémentaires pour effectuer le mélangeage de tous les ingrédients. Au cours du processus de mélangeage complémentaire, la température du mélange de caoutchouc est régulée comme cela est connu dans la technique (par exemple en ajustant la vitesse des pales de mélange du mélangeur 302, en utilisant un faible facteur de remplissage, etc.)· Dans certains procédés, la température du mélange dans la chambre 304 est régulée de manière à ne pas dépasser environ 110 °C avant l'évacuation du mélange de caoutchouc vers l'installation de mélangeage et refroidissement 100'.
Dans une étape G à la fois d'une séquence monopassage (voir la figure 3) et d'une séquence multipassage (voir la figure 4), réalisées au niveau de la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement 100', un deuxième processus de mélangeage et de refroidissement peut être effectué.
La deuxième installation de mélangeage et de refroidissement 100' permet de réaliser le refroidissement et l'homogénéisation du mélange de caoutchouc 108.
Lorsque le mélange est terminé sur l'installation 300, alors il est envoyé vers la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement 100'. L'installation 100' fonctionne de la même façon qu'expliquée précédemment pour la première installation 100. Le mélange de caoutchouc 108 passe entre des cylindres 110' de l'installation 100' pour à nouveau former la nappe continue 112. Une ou plusieurs rampes (124', 126') qui sont positionnées au niveau d'une station de pulvérisation supérieure (102') pulvérisent de l'eau à un débit prédéfini. Une ou plusieurs hottes d'aspiration (134', 136') qui sont positionnées en aval de chaque rampe respective (124', 126') aspirent de l'air. Le temps de cycle sur l'installation 100' peut être, par exemple, équivalent au temps de cycle sur l'installation 100. Le temps de cycle sur les deux installations 100, 100' peut, par exemple, être égal au temps de mélangeage de l'installation de mélangeage initial 20.
Pour les séquences monopassages, l'étape G est effectuée après l'achèvement du processus de mélangeage complémentaire par l'installation de mélangeage complémentaire 300 (voir étape G de la figure 3). Pour les séquences multipassages, l'étape G est effectuée après le processus de mélangeage et de refroidissement effectué par l'installation 100' et sans passer par le processus de mélangeage complémentaire réalisé par l'installation de mélangeage complémentaire 300(c.-à-d., après le transfert de la nappe 112 provenant de la station d'évacuation facultative 206) (représenté à la figure 4). Dans un dernier passage d'une séquence multipassage, l'étape G est répétée après l'exécution du processus de mélangeage complémentaire au niveau de l'installation de mélangeage complémentaire 300 (représentée à l'étape G de la figure 4).
Dans une étape G, au cours des séquences multipassages et avant le dernier passage de celles-ci, la nappe 112 est transférée vers l'installation 100' sans passage de la nappe vers le mélangeur 302. Ce by-pass de l'installation de mélangeage complémentaire évite toute contamination du mélange de caoutchouc par un résidu de réticulation qui pourrait rester présent dans la chambre 304. Bien que les ingrédients complémentaires soient délibérément sélectionnés pour effectuer une réticulation efficace, une contamination avec des résidus de réticulation est de préférence évitée pour les recettes dans lesquelles le mélange de caoutchouc nécessite un traitement complémentaire (par exemple au niveau d'une ou plusieurs d'une installation de fin de ligne 400, d'une installation de mélangeage et de refroidissement 100 ou 100' et d'une station d'évacuation facultative 206).
La recette est réalisée de façon à optimiser les temps d'occupation des deux installations 100, 100'. Ainsi, leurs temps d'attente sans mélange (attente fin cycle du mélangeur 20) ou avec mélange (attente évacuation du mélange de l'installation 200) sont minimisés . L'utilisation de deux installations 100, 100' permet de doubler le temps passé sur les paires de cylindres 110, 110' sans pénaliser le temps de cycle global. Cette configuration permet, aussi, d'utiliser deux outils à cylindres avec des réglages différents sans perdre du temps pour effectuer le changement des réglages, spécialement pour le réglage des équipements de refroidissement.
Dans une étape H, le système 10 envoie par l'intermédiaire d'un tapis d'alimentation 275 le mélange vers une installation de fin de ligne 400. L'installation de fin de ligne 400, qui est utilisée pour les deux séquences monopassage et multipassage, comprend un équipement pour effectuer un processus de fin de ligne. Ce processus de fin de ligne peut être sélectionné parmi le profilage, l'échantillonnage, le traitement, le refroidissement, la mise en palette, et le stockage du mélange de caoutchouc. L'équipement qui est installé pour réaliser le processus de fin de ligne peut être combiné à d'autres équipements de fin de ligne.
Dans certaines séquences multipassages, un ou plusieurs mélanges de caoutchouc sont disponibles au niveau de l'installation de fin de ligne 400. Un ou plusieurs de ces mélanges peuvent être extraits et combinés lors d'un passage ultérieur (par exemple en commençant à partir de l'étape B de la figure 4). Pour de telles séquences, la station d'évacuation facultative 206 exécute des étapes de refroidissement supplémentaires pour faire en sorte que l'ajout en eau et la température de tout mélange de caoutchouc soient limitées aux valeurs cibles avant l'introduction d'ingrédients de vulcanisation pendant le processus de mélangeage complémentaire.
Le système 10 comprend un moyen de transport qui dirige séquentiellement le mélange de caoutchouc vers une ou plusieurs des installations de production de mélange de caoutchouc. Tel qu'utilisé ici, le terme « moyen de transport » fait référence à un ou plusieurs moyens de transport tels que des tapis 114, 116, 240 et 275, au moyen de transport escamotable 250, au moyen de transport 252 et aux moyens de transport équivalents et complémentaires. Il est évident que le moyen de transport ne se limite pas à des tapis continus et que d'autres moyens de transport peuvent être utilisés à cet effet, sans s'éloigner de la portée de la présente invention. Le moyen de transport peut être « sans fin » (c.-à-d. sans interruption) pendant au moins une séquence en cours et peut circuler sans fin à travers une ou plusieurs séquences successives. L'invention envisage la création d'installations de production de mélange de caoutchouc dans lesquelles les processus de production de mélange de caoutchouc sont effectués de manière sélective selon une recette de mélangeage de caoutchouc sélectionnée (par exemple par un ou plusieurs contrôleurs). Ces exemples d'installations de production de mélange de caoutchouc peuvent suivre une séquence programmée. Par exemple, un centre de commande central 230 (illustré sur la figure 2) peut avoir été programmé avec des données établies pour une pluralité de mélanges de caoutchouc, chacun ayant un profil de cycle de mélangeage unique (par exemple une séquence monopassage ou une séquence multipassage). Les données supplémentaires peuvent comprendre au moins un débit de circulation d'eau prédéfini à délivrer pour chaque rampe, une aspiration d'air pour chaque hotte d'aspiration, une température cible du mélange de caoutchouc après un temps écoulé et un ajout d' eau cible du mélange de caoutchouc.
Un ou plusieurs capteurs et/ou types de capteurs peuvent être éventuellement utilisés, y compris, mais sans limitation, les capteurs environnementaux (par exemple, pour détecter les conditions atmosphériques telles que la température, la pression et/ou l'humidité avant l'initiation d'un cycle de mélangeage) et des capteurs de vérification (par exemple pour détecter une déviation par rapport à une séquence proscrite). De cette manière, la présente invention permet une augmentation du nombre et de la variété de mélange de caoutchouc produire en fonction du pneumatique à fabriquer.
Alors qu'un pneumatique peut bénéficier d'un mélange de caoutchouc dont les propriétés sont influencées par une séquence de production de mélange de caoutchouc monopassage, un autre pneumatique peut bénéficier d'un mélange de caoutchouc dont les propriétés sont influencées par une séquence de production de mélange de caoutchouc multipassage. Des ingrédients comparables peuvent être utilisés pendant les deux types de séquences et peuvent donc être fabriqués sur un équipement qui inclût divers autres processus non divulgués. Un tel équipement peut inclure des processus de traitement de mélange de caoutchouc bénéfiques supplémentaires sans nuire à la qualité du mélange de caoutchouc résultant et en fin de compte aux performances du produit final.
Il est évident qu'une ou plusieurs étapes dans une séquence monopassage ou multipassage sélectionnée peuvent être effectuées à un moment déterminé et pendant une durée déterminée. Pour soutenir la modularité de la capacité de production, un ou plusieurs des systèmes peuvent être installés dans une installation commune avec des démarrages de certaines étapes qui sont échelonnés entre les stations (par exemple, un processus de refroidissement d'un système peut commencer dans un délai d'attente prédéfini après le début d'un processus de refroidissement par un autre système dans la même installation). La présente invention comprend, de même, un équilibrage d'une ou plusieurs étapes ou d'un ou plusieurs processus dans le même système. Le moment de démarrage pour une ou plusieurs étapes peut être échelonné par rapport à un moment de démarrage d'autres étapes dans la même séquence. Une ou plusieurs étapes peuvent se terminer dès le démarrage d'une étape ultérieure ou peuvent sinon avoir leurs durées prolongées jusqu'à la conclusion d'une étape effectuée consécutivement.
Les dimensions exprimées en unités anglo-saxonnes sont comprises comme englobant les dimensions équivalentes en unités métriques et autres (par ex., une dimension présentée comme « 1 pouce » est destinée à désigner une dimension équivalente de « 2,5 cm »).
Au moins certaines des diverses techniques de moulage peuvent être mises en œuvre en relation avec un matériel ou un logiciel ou, si cela se justifie, avec une combinaison des deux. Tel qu'utilisé ici, le terme « méthode » ou « procédé » peut englober une ou plusieurs étapes effectuées au moins par un appareil électronique ou basé sur un ordinateur ayant un processeur servant à exécuter des instructions qui réalisent les étapes.
Les termes « au moins un(e) » et « un(e) ou plusieurs » sont utilisés de façon interchangeable. Les gammes qui sont présentées comme se situant « entre a et b » englobent les valeurs de « a » et « b ».
Bien que des modes de réalisation particuliers de l'appareil révélé aient été illustrés et décrits, on comprendra que divers changements, additions et modifications peuvent être pratiqués sans s'écarter de l'esprit ni de la portée du présent exposé. Par conséquent, aucune limitation ne devrait être imposée sur la portée de l'invention décrite à l'exception de celles exposées dans les revendications annexées.

Claims (22)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système (10) de production de mélanges de caoutchouc ayant des propriétés attendues comprenant: une série d'installations de production de mélange de caoutchouc (20, 100, 100', 200, 300, 400) qui définissent des séquences de production de mélange de caoutchouc monopassages et multipassages, chaque installation de production de mélanges de caoutchouc permettant l'exécution d'au moins un processus de production de mélange de caoutchouc, et les installations de production de mélanges de caoutchouc comprennent au moins une installation de mélangeage initial (20) qui effectue un processus de mélangeage initial ; une première installation de mélangeage et de refroidissement (100) qui effectue un premier processus de mélangeage et de refroidissement avant un processus de mélangeage complémentaire; au moins une installation de mélangeage complémentaire (300) qui effectue le processus de mélangeage complémentaire ; une deuxième installation de mélangeage et de refroidissement (100') qui effectue un deuxième processus de mélangeage et de refroidissement après le processus de mélangeage complémentaire; et un moyen de transport (240, 252) qui dirige séquentiellement le mélange de caoutchouc soit vers l'installation de mélangeage complémentaire-(300) soit vers la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement (100') selon une recette de mélangeage sélectionnée pour la production d'un mélange de caoutchouc ayant les propriétés attendues.
  2. 2. Système (10) selon la revendication 1, dans lequel : l'installation dé mélangeag-e initial (20) comprend au moins un mélangeur interne (22) ayant une chambre (24) d'un, volume de remplissage prédéfini pour recevoir et mélanger un matériau élastomère (27) avec un ou plusieurs ingrédients initiaux (29, 31, 33) pendant le processus de mélangeage initial ; et l'installation de mélangeage complémentaire (300) comprend au moins un mélangeur interne sans pilon (302) ayant une chambre (304) d'un voliame de remplissage prédéfini environ deux fois supérieur à un volume de remplissage prédéfini du mélangeur interne initial (22), la chambre (304) recevant et mélangeant le mélange de caoutchouc avec un ou plusieurs ingrédients complémentaires.
  3. 3. Système (10) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel chaque installation de mélangeage et de refroidissement (100, 100') comprend : au moins un mélangeur externe dans lequel une paire de cylindres (110, 110') transforme le mélange de caoutchouc (108, 108') en une nappe continue (112): au moins une installation de pulvérisation dans laquelle une ou plusieurs rampes (124, 124', 126, 126') sont positionnées au niveau d'une station de pulvérisation supérieure (102, 102') et d'une station de pulvérisation inférieure (104, 104' ) , chaque rampe (124, 124', 126,126') étant en communication avec une source d'alimentation en eau et en air pour alimenter en eau et en air une ou plusieurs buses au débit d'eau et à la pression d'air prédéterminés; et au moins une installation d'aspiration dans laquelle une ou plusieurs hottes d'aspiration (134,134' 136, 136') sont positionnées en aval de chaque rampe respective (124, 124', 126, 126'), chaque hotte d'aspiration (134, 134', 136, 136') étant en communication avec une source d'alimentation en air pour l'aspiration au débit d'air prédéterminé ; de sorte que, pendant le processus de refroidissement, chaque installation de mélangeage et de refroidissement (100, 100') pulvérise une nappe continue respective (112) et chaque installation de mélangeage et de refroidissement (100, 100') évacue l'air contenant l'eau évaporée pour produire le mélange de caoutchouc à des valeurs cibles de température et d'ajout d'eau avant le processus de mélangeage complémentaire.
  4. 4. Système (10) selon la revendication 3, dans lequel : le processus de mélangeage initial comprend la production d'un mélange de caoutchouc ayant une température ne dépassant pas 180°C; le processus de mélangeage complémentaire comprend la production d'un mélange de caoutchouc ayant une température ne dépassant pas 110°C ; une valeur cible de la température du mélange de caoutchouc est d'environ 70°C; et une valeur cible d'ajout d'eau du mélange de caoutchouc n'excède pas environ 0,20% en masse du mélange de caoutchouc.
  5. 5. Système (10) selon la revendication 3 ou la revendication 4, dans lequel les installations de production de mélange de caoutchouc comprennent une installation de transport (200) configurée pour le transfert sélectif d'un mélange de caoutchouc (108) vers une installation de production de caoutchouc présélectionnée, l'installation de transport (200) comprend: une station d'évacuation facultative (206) comprenant une installation de pulvérisation (224) et une installation d'aspiration (226); un moyen de transport escamotable (250) qui permet le transfert sélectif vers l'installation de mélangeage complémentaire (300) ou vers la deuxième installation de mélangeage et refroidissement (100'); et un moyen de transport (252) qui effectue le transfert sélectif vers la deuxième installation de mélangeage et refroidissement (100).
  6. 6. Système (10) selon la revendication 5, dans lequel: le moyen de transport'escamotable (250) est positionné pour l'exécution d'un processus de mélangeage complémentaire à l'issu duquel le mélange de caoutchouc sera transféré vers la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement (100'); ou le moyen de transport escamotable (250) est positionné pour le transfert vers la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement (100') sans exécution du processus de mélangeage complémentaire.
  7. 7. Système (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6-, dans lequel les installations de production de mélange de caoutchouc comprennent au moins une installation de fin de ligne (400) qui effectue un processus de fin de ligne.
  8. 8. Système selon la revendication 7, comprenant un tapis d'alimentation (275) qui dirige un mélange de caoutchouc de la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement (100') vers l'installation de fin de ligne (400) .
  9. 9. Système (10)selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel l'installation de fin de ligne (400) comprend un ou plusieurs équipements de profilage, d'échantillonnage, de traitement, de refroidissement, de mise en palette et de stockage pour effectuer le processus de fin de ligne.
  10. 10. Système (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système permet de réaliser des mélanges de caoutchouc provenant de recettes avec des séquences monopassages ou avec des recettes avec des séquences multipassages sans avoir besoin d'un équipement distinct.
  11. 11. Procédé de réalisation de manière sélective d'une ou plusieurs séquences de production de mélange de caoutchouc selon une recette de mélangeage de caoutchouc sélectionnée, le procédé consistant à: fournir un système (10) selon l'une quelconque des revendications de 1 à 10; diriger séquentiellement un mélange de caoutchouc (108) vers au moins une installation de production de mélange de caoutchouc (20, 100, 100', 200, 300, 400) selon une recette de mélangeage de caoutchouc sélectionnée; et transférer de manière sélective le mélange de caoutchouc (108) vers une installation de production de mélange de caoutchouc présélectionnée qui comprend une d'entre l'installation de mélangeage complémentaire (300) et la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement (100').
  12. 12. Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre à: effectuer un processus de mélangeage initial au niveau d'une installation de mélangeage initial (20); effectuer un premier processus de mélangeage et de refroidissement avant le processus de mélangeage complémentaire au niveau de la première installation de mélangeage et de refroidissement (100); effectuer un processus de mélangeage complémentaire au niveau d'une installation de mélangeage complémentaire (300); et effectuer un deuxième processus de mélangeage et de refroidissement après le processus de mélangeage complémentaire au niveau de la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement (100').
  13. 13. Procédé selon la revendication 12, comprenant en outre à: pendant le processus de mélangeage initial, produire un mélange de caoutchouc ayant une température ne dépassant pas 180°C ; et pendant le processus de mélangeage complémentaire, produire un mélange de caoutchouc ayant une température ne dépassant pas 110°C.
  14. 14. Procédé selon l'une guelconque des revendications 11 à 13, comprenant en outre, pendant le processus de refroidissement, à : transformer un mélange de caoutchouc (108) en une nappe continue (112); pulvériser de l'eau sur la nappe (112) à un débit d'eau prédéterminé; et évacuer l'eau pulvérisée avec une source d'aspiration en air; de sorte que le mélange de caoutchouc (108) atteigne des valeurs cibles de température et d'ajout en eau avant le processus de mélangeage complémentaire.
  15. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel: une valeur cible de la température du mélange de caoutchouc est d'environ 70°C; et une valeur cible de l'ajout d'eau du mélange de caoutchouc n'excède pas environ 0,20% en masse du mélange de caoutchouc.
  16. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, comprenant en outre, après le premier processus de mélangeage et de refroidissement et avant le processus de mélangeage complémentaire, les étapes suivantes : effectuer un processus de mélangeage et de refroidissement au niveau de la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement (100') ; effectuer un processus de mélangeage au niveau de l'installation de mélangeage initial (20) ; et effectuer un processus de mélangeage et de refroidissement au niveau de la première installation de mélangeage et de refroidissement (100).
  17. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel le procédé est réalisé de façon itérative jusqu'au mélange de caoutchouc comprend des propriétés correspondantes à une recette de mélangeage de caoutchouc sélectionnée.
  18. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, comprenant en outre le positionnement d'un moyen de transport escamotable (250) pour l'exécution d'un processus de mélangeage complémentaire à 1'issu duquel le mélange de caoutchouc (108) sera transféré vers la deuxième installation de mélangeage et refroidissement (100'); ou le positionnement du moyen de transport escamotable' (250) pour le transfert vers la deuxième installation de mélangeage et refroidissement (100') sans exécution du processus de mélangeage complémentaire.
  19. 19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 18, dans lequel, après le processus de mélangeage complémentaire réalisé au niveau de l'installation de mélangeage complémentaire (300), et après le deuxième processus de mélangeage et de refroidissement réalisé au niveau de la deuxième installation de mélangeage et de refroidissement (100'), le système (10) envoie par l'intermédiaire d'un tapis d'alimentation(275) le mélange de caoutchouc vers une d'une installation de fin de ligne (400) qui effectue un processus de fin de ligne.
  20. 20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel le processus de fin de ligne est sélectionné parmi le profilage, l'échantillonnage, le traitement, le refroidissement, la mise en palette et le stockage du mélange de caoutchouc.
  21. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 20, comprenant en outre à · sélectionner le mélange de caoutchouc à partir d'une variété de mélanges de caoutchouc dérivés de recettes pour une ou plusieurs séquences de production de caoutchouc, et dans lequel le système permet de réaliser des mélange de caoutchouc provenant de recettes avec des séquences monopassages ou avec des recettes avec des séquences multipassages sans avoir besoin d'un équipement distinct.
  22. 22. Pneumatique formé selon un procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 21.
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