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 tre rechapés, c'est-à-dire qu'il est possible, après l'usure normale de la bande de roulement, de remplacer cette bande, et mme 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.

Il 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 prte à tre 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 prte à tre 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 tte 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 tte 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 tre 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 extrmement 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-mme ou de stocker jusqu'à son utilisation la gomme de liaison dans des containers réfrigérés pour empcher 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 mme 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 TO 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 à5 * 105Pa.

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 mme, 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 tre 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 oeuvre 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 tre 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'arrte 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 tre coudée, avant de déboucher sur l'orifice d'extrusion lui-mme. 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

arrte 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 tre 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 tre constitués de simples artes 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 tre 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 lmm 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 tre 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 tre 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 mme surface. Le profil moyen étant donné en référence à la position des palpeurs par rapport à la position du patin de reprise. L'intért de la mise en oeuvre 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 extrmement faible dans le patin de reprise permet l'utilisation de produits ultra réactifs que l'on ne sait pas toujours mettre en oeuvre 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 extrmement 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 extrmement réactifs, il peut tre 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 extrmement réactifs sans que la vulcanisation ne se produise dans l'appareil d'extrusion.

Dès l'arrt 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 tre 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.