DISPOSITIF ET PROCEDE D'AMELIORATION DE L'ETAT DE SURFACE DES PRODUITSDEVICE AND METHOD FOR IMPROVING THE SURFACE CONDITION OF THE PRODUCTS
D'EXTRUSION [001] L'invention concerne le domaine de fabrication de produits caoutchoutés et en particulier, celui de la mise en oeuvre de ces produits par extrusion. Les procédés de ce type se caractérisent, entre autre chose, par le passage du matériau caoutchoutique au travers d'une filière de mise en forme disposée en aval d'un dispositif de mise sous pression. [002] Il s'avère que, pour certains types de matériaux, cette étape d'extrusion présente des difficultés. Ces matériaux particuliers, que l'on qualifie de décohésifs, supportent mal les contraintes de cisaillement de surface lors de leur passage dans une filière de mise en forme, en particulier lorsque la pression de surface est faible. [003] On observe alors des rupture ou des déchirements à la surface du produit, et ces ruptures se propagent plus ou moins profondément à l'intérieur du matériau. Ces ouvertures, qui apparaissent dans les zones du produit où les gradients de pression sont les plus importants, peuvent pénaliser la qualité du produit en raison du fait que la cicatrisation des ces déchirures n'est pas totalement réalisée pendant l'étape de vulcanisation, et que ces blessures superficielles sont alors susceptibles de réapparaître pendant l'usage du produit final, ce qui en réduit d'autant la durée de vie. La taille des ouvertures peut aller de quelques dixièmes de millimètres (1 à 2 dixièmes de millimètres) seuil en dessous duquel on considèrera que leur influence sur la qualité du produit final est négligeable à plusieurs millimètres (5 à 10 millimètres) seuil au-delà duquel on considère que la matériau est impropre à un usage industriel. [004] Plus précisément, lors de l'extrusion par un outillage comprenant des pièces statiques, il existe une zone située vers l'extrémité de l'outillage et située vers la sortie de la filière, en considérant le sens de l'écoulement, dans laquelle le matériau continue de subir un cisaillement de surface, alors que la pression d'extrusion est pratiquement nulle. Il en résulte que les contraintes de cisaillement de surface qui s'exercent sur le matériau au contact de la paroi de la filière vont entraîner la décohésion du mélange en surface et provoquer les déchirures décrites ci-dessus. Ce phénomène s'aggrave lorsqu'on augmente la vitesse d'extrusion en raison de l'augmentation des contraintes de cisaillement. [5] Ces matériaux de type décohésif sont largement employés dans l'industrie du pneumatique, par exemple pour la réalisation des bandes de roulement de pneumatiques hiver destinés aux véhicules de tourisme. [6] Aussi, la mise en oeuvre industrielle de ces matériaux, en particulier pendant l'étape d'extrusion, nécessite d'adapter le processus de fabrication pour tenir compte des difficultés énoncées ci-dessus. [7] Une première disposition, dont l'impact économique n'est pas négligeable, consiste à diminuer fortement le débit d'extrusion de manière à retarder l'apparition de ce phénomène. Il est également possible de modifier la section des profilés pour réduire les variations de pression. Enfin, il convient de soigner particulièrement le conditionnement des produits intermédiaires en raison des risques de pollution des ouvertures. [8] Toutes ces mesures ne sont pas sans impact sur le coût de revient de mise en oeuvre de ces matériaux. L'invention a pour objet d'apporter une solution originale permettant entre autre de réduire les effets négatifs évoqués ci-dessus. [9] Le dispositif d'extrusion d'un matériau caoutchoutique selon l'invention comprend un premier moyen apte à délivrer ledit matériau à une pression et à un débit donné au travers d'une filière d'extrusion, dont les parois définissent la section du produit final. Ce dispositif se caractérise en ce que, au moins une des parois de la filière est fixe, et comprend au moins une fente disposée en amont de la sortie, transversalement à la direction du flux de matériau caoutchoutique. Ladite fente est reliée à une chambre de distribution raccordée à un deuxième moyen apte à délivrer un matériau lubrifiant sous une pression et un débit déterminé de manière à déposer, lorsque le dispositif est en fonctionnement, une fine couche de matériau lubrifiant sur la surface dudit matériau caoutchoutique. [10] En choisissant judicieusement la nature du matériau lubrifiant, il est possible d'éviter les inconvénients liés à la nature décohésive du matériau caoutchoutique du matériau que l'on cherche à extruder. En effet, seule la couche superficielle subit les effets du cisaillement de surface au moment du passage dans la filière d'extrusion, et le matériau caoutchoutique conserve alors sa cohésion. [011] L'invention concerne également le procédé de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention et les applications multiples qu'il est possible d'envisager. [012] En effet, le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour des applications différentes de celles décrites ci-dessus et dans lesquelles on cherche par exemple à augmenter le débit d'extrusion et où il peut s'avérer utile d'améliorer le glissement de la surface du produit à extruder par rapport aux parois de la filière, ou encore lorsque l'on cherche à coextruder des matériaux différents. [013] La description qui suit s'appuie sur un exemple particulier de mise en oeuvre de l'invention et sur les figures 1 à 6 dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente une vue schématique en perspective d'une lame amovible profilée, - la figure 3 représente une vue schématique en perspective de la lame profilée et de la chambre de mise en pression du matériau lubrifiant, la figure 4 représente une vue en coupe transversale d'un profilé caoutchoutique réalisé avec le dispositif selon l'invention, - la figure 5 représente une première variante de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 6 représente une seconde variante de réalisation du dispositif selon l'invention. [014] Le dispositif selon l'invention représenté de manière schématique à la figure 1 comprend un premier moyen 1 d'extrusion de matériau caoutchoutique comprenant une vis d'extrusion 11 placée dans un fourreau 12 et entraînée en rotation par un moteur (non représenté). De manière connue, ce premier moyen est apte à délivrer un mélange caoutchoutique sous une pression et à un débit donné dans une chambre 13 délimitée par une voûte 33 et, dans le cas de l'exemple de mise en oeuvre choisi, par la surface 41 d'un rouleau rotatif 4. [15] Sous l'effet de la pression et de l'action du rouleau, le mélange caoutchoutique est entraîné vers la filière de sortie 34. Les parois de la filière sont formées par la paroi 37 d'une lame amovible 3, et par la surface extérieure 41 du rouleau 4. La longueur de la filière est notée F. La paroi 37 de la lame 3 est fixe par rapport au rouleau pendant l'extrusion. De manière également connue, le profil de la lame amovible 3 est ajusté de manière à définir la géométrie du profil transversal de la bande de caoutchouc obtenue, et tel que représenté de manière schématique à la figure 4. EXTRUSION [001] The invention relates to the field of manufacture of rubberized products and in particular, that of the use of these products by extrusion. Processes of this type are characterized, among other things, by the passage of the rubber material through a shaping die disposed downstream of a pressurizing device. [002] It turns out that for certain types of materials, this extrusion step presents difficulties. These particular materials, which are described as decohesive, poorly withstand surface shear stresses during their passage in a shaping die, especially when the surface pressure is low. [003] There is then rupture or tearing on the surface of the product, and these ruptures propagate more or less deeply inside the material. These openings, which appear in the areas of the product where the pressure gradients are the most important, can penalize the quality of the product due to the fact that the healing of these tears is not fully achieved during the vulcanization step, and that these superficial wounds are then likely to reappear during the use of the final product, which reduces their life expectancy. The size of the openings can range from a few tenths of millimeters (1 to 2 tenths of a millimeter) threshold below which it will be considered that their influence on the quality of the final product is negligible to several millimeters (5 to 10 millimeters) threshold beyond which the material is considered unsuitable for industrial use. [004] More specifically, during extrusion by a tool comprising static parts, there is an area located towards the end of the tool and located towards the exit of the die, considering the direction of the flow, wherein the material continues to undergo surface shear while the extrusion pressure is substantially zero. As a result, the surface shear stresses that are exerted on the material in contact with the wall of the die will cause the surface of the mixture to decohesion and cause the tears described above. This phenomenon worsens as the extrusion speed increases because of increased shear stresses. [5] These decohesive type materials are widely used in the tire industry, for example for the realization of treads of winter tires for passenger vehicles. [6] Also, the industrial implementation of these materials, particularly during the extrusion step, requires adapting the manufacturing process to take into account the difficulties outlined above. [7] A first provision, whose economic impact is not negligible, consists in greatly reducing the extrusion rate so as to delay the appearance of this phenomenon. It is also possible to modify the profile section to reduce pressure variations. Finally, the packaging of intermediate products should be treated particularly because of the risk of pollution of the openings. [8] All these measures are not without impact on the cost of implementation of these materials. The object of the invention is to provide an original solution that makes it possible, among other things, to reduce the negative effects mentioned above. [9] The extrusion device of a rubber material according to the invention comprises a first means adapted to deliver said material at a given pressure and flow through an extrusion die whose walls define the section. of the final product. This device is characterized in that at least one of the walls of the die is fixed, and comprises at least one slot disposed upstream of the outlet, transversely to the direction of the flow of rubber material. Said slot is connected to a distribution chamber connected to a second means capable of delivering a lubricating material under a pressure and a determined flow so as to deposit, when the device is in operation, a thin layer of lubricant material on the surface of said material rubbery. [10] By judiciously choosing the nature of the lubricating material, it is possible to avoid the disadvantages of the decohesive nature of the rubber material of the material that is to be extruded. Indeed, only the surface layer undergoes the effects of surface shear at the time of passage in the extrusion die, and the rubber material then retains its cohesion. [011] The invention also relates to the method of implementation of the device according to the invention and the multiple applications that it is possible to envisage. [012] Indeed, the device according to the invention can be used for applications different from those described above and in which one seeks for example to increase the extrusion rate and where it may be useful to improve the sliding of the surface of the product to be extruded with respect to the walls of the die, or when it is sought to coextrude different materials. [013] The following description is based on a particular example of implementation of the invention and in Figures 1 to 6 in which: - Figure 1 shows a schematic sectional view of a device according to the invention FIG. 2 represents a schematic perspective view of a profiled removable blade, FIG. 3 represents a schematic perspective view of the profiled blade and of the pressurizing chamber of the lubricant material, FIG. in cross section of a rubber profile made with the device according to the invention, - Figure 5 shows a first embodiment of the device according to the invention, - Figure 6 shows a second embodiment of the device according to the invention. . [014] The device according to the invention shown schematically in Figure 1 comprises a first means 1 for extrusion of rubber material comprising an extrusion screw 11 placed in a sleeve 12 and driven in rotation by a motor (not shown ). In a known manner, this first means is capable of delivering a rubber mixture under a given pressure and at a given flow rate into a chamber 13 delimited by an arch 33 and, in the case of the embodiment example chosen, by the surface 41 of a rotary roller 4. [15] Under the effect of the pressure and the action of the roller, the rubber mixture is driven towards the outlet die 34. The walls of the die are formed by the wall 37 of a removable blade 3, and the outer surface 41 of the roller 4. The length of the die is denoted F. The wall 37 of the blade 3 is fixed relative to the roller during extrusion. Also known, the profile of the removable blade 3 is adjusted to define the geometry of the transverse profile of the rubber band obtained, and as shown schematically in Figure 4.
[16] La lame 3 comporte une fente 32 disposée transversalement par rapport à la direction du flux. La largeur l de la fente dans la direction longitudinale, c'est-à-dire dans la direction du flux de sortie du matériau principal, est de l'ordre de quelques dixième de millimètres, typiquement 0,1 à 0,4 mm, et peut, dans certains cas, être supérieure au millimètre dans des applications particulières du dispositif, telles que celles qui seront décrites dans les paragraphes suivants. [17] La fente 34 peut courir tout le long du profil transversal de la lame, ou sur une partie seulement de ce profil, selon que l'on souhaite lubrifier tout ou partie du dos du profilé caoutchoutique à extruder. [16] The blade 3 has a slot 32 disposed transversely to the direction of the flow. The width l of the slot in the longitudinal direction, that is to say in the direction of the output flow of the main material, is of the order of a few tenths of a millimeter, typically 0.1 to 0.4 mm, and may, in some cases, be greater than one millimeter in particular applications of the device, such as will be described in the following paragraphs. [17] The slot 34 can run all along the transverse profile of the blade, or only part of this profile, according to whether it is desired to lubricate all or part of the back of the rubber profile to extrude.
[18] On peut également envisager de faire varier la largeur l de la fente le long du profil transversal, de manière à faire varier localement la quantité de lubrifiant déposée sur le matériau à extruder. [019] La fente 32 est reliée à une chambre de distribution et de mise en pression 31, qui est elle-même reliée par un conduit 21 à un second moyen 2, apte à délivrer un matériau lubrifiant sous une pression et un débit déterminé. Typiquement ce second moyen 2 peut être une extrudeuse de type connu telle qu'une micorextrudeuse formée d'une vis montée à rotation dans un fourreau, lorsque le lubrifiant choisi est de nature caoutchoutique, ou encore une pompe, lorsque le lubrifiant employé est plus fluide. [18] It is also conceivable to vary the width l of the slot along the transverse profile, so as to locally vary the amount of lubricant deposited on the material to be extruded. [019] The slot 32 is connected to a distribution and pressurizing chamber 31, which is itself connected by a conduit 21 to a second means 2, capable of delivering a lubricant material under a pressure and a determined flow rate. Typically this second means 2 may be an extruder of known type such as a micorextruder formed of a screw rotatably mounted in a sheath, when the chosen lubricant is rubbery nature, or a pump, when the lubricant used is more fluid .
[20] Avantageusement, la chambre de répartition 31 sera équipée d'un moyen de mesure de la pression relié à un moyen de régulation du deuxième moyen 2, de manière à ajuster de manière précise le débit de fuite du matériau lubrifiant. [21] Les figures 2 et 3 représentent des vues schématiques en perspective de la lame amovible et de sa construction. [022] Selon la figure 3, la lame 3 est formée de deux parties 35 et 36 maintenues l'une contre l'autre par des vis de serrage 37. La chambre de répartition 31 et la fente 32 sont réalisées simplement par enlèvement de matière sur une des deux faces du plan de jonction des pièces 35 et 36. [023] La figure 3 permet de visualiser, en pointillé, la chambre de répartition 31 et la fente 32. [24] La figure 4 représente une vue en coupe transversale d'un profilé de nature caoutchoutique P réalisé avec le dispositif décrit ci-dessus. La géométrie du profil supérieur du profilé est donnée par le profil de la lame amovible 3. Le matériau lubrifiant L est déposé à la surface du profilé. [25] Lorsque le lubrifiant est également un matériau de nature caoutchoutique il s'avère intéressant de choisir alors un matériau de même formulation que le matériau caoutchoutique principal, de nature décohésive ou pas, auquel on ajoute des agents de mise en oeuvre ou de processabilité . Ces agents sont susceptibles, de manière connue, grâce à une amélioration de la dispersion de la charge dans la matrice de caoutchouc et à un abaissement de la viscosité des compositions, d'améliorer la faculté de mise en oeuvre du matériau à l'état cru c'est-à-dire à l'état non vulcanisé ; Ces agents sont par exemple des silanes hydrolysables tels que des alkylalkoxysilanes, des polyols, des polyéthers, des amines primaires, secondaires ou tertiaires, des polyorganosiloxanes hydroxylés ou hydrolysables. [26] De cette manière. seule une fine épaisseur e de la surface du profilé est recouverte dudit matériau lubrifiant L, ce qui permet de ne pas modifier les propriétés générales du profilé lorsque ce dernier est disposé à sa place définitive en particulier lors de la réalisation d'une ébauche de pneumatique. On observera que, dans le cas où le profilé P est destiné à former la bande de roulement d'un pneumatique, cette fine couche étant de même nature que le matériau principal, les propriétés d'adhérence sont inchangées pendant le temps nécessaire à l'usure de ladite couche. [27] Lorsque le matériau principal est un matériau décohésif et le lubrifiant un matériau de nature caoutchoutique, de bons résultats ont été obtenus en fixant l'épaisseur e de matériau lubrifiant 1 à une valeur comprise entre 0, 2 et 0,5 mm, selon le type de matériau utilisé. En effet, en dessous d'une valeur de 0,2 mm environ, on peut observer à nouveau l'apparition des craquelures en surface du profilé lorsque le matériau principal est de nature décohésive. [28] Une autre possibilité consiste à utiliser un lubrifiant formé par un mélange d'eau et d'huile en émulsion. Dans ce cas, le lubrifiant est évacué dans l'étape suivant l'étape d'extrusion à l'aide d'un moyen connu, tel qu'une rampe de soufflage ou un jeu de balais d'essorage. [29] Les figures 5 et 6 montrent deux autres formes particulières de mise en oeuvre de l'invention. [030] La figure 5 illustre de manière schématique le cas où toutes les parois de la filière 34 sont fixes, comme cela est le cas des extrudeuses dites à nez plat. Dans cette configuration, les phénomènes de cisaillement de surface se manifestent sur toutes les faces de la filière. Il est alors possible de disposer une première fente d'injection de matériau lubrifiant 32a sur la partie supérieure de la filière 34, et une seconde fente d'injection ;32b, sur la partie inférieure de la filière, chacune de ces fentes étant en communication avec une chambre de répartition, respectivement 31a et 31b, lesdites chambres étant elles-mêmes reliées à un deuxième moyen d'alimentation, respectivement 2a et 2b. [31] Il est alors possible de déposer le matériau lubrifiant sur la face supérieure et sur la face inférieure du profilé, et de limiter les phénomènes de cisaillement de surface décrits ci-dessus lorsque le matériau principal est un matériau décohésif. [32] L'exemple de mise en oeuvre de l'invention illustré à la figure 6 est celui d'un dispositif dans lequel on désire déposer deux couches fines de lubrifiant différents superposées ou décalées dans le sens transversal. Dans ce cas la lame amovible 3 comporte deux fentes, respectivement 32a et 32b, placées l'une à la suite de l'autre dans la direction longitudinale, chacune de ces fentes étant reliée à une chambre de répartition, respectivement 31a et 31b, lesdites chambres étant elles-mêmes reliées à un deuxième moyen, respectivement 2a, 2b. [33] Comme cela a été évoqué ci-dessus, le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour d'autres applications que l'application concernant le cas de l'extrusion de mélanges décohésifs. [34] Ainsi, il est possible de déposer des matériaux de natures très différentes pour 5 réaliser des profilés largement utilisés dans l'industrie du pneumatique. [35] Cela peut être le cas, par exemple, lorsque l'on souhaite réaliser des pneumatique dont un des flans supporte un motif de couleur, et pour lesquels on désire déposer une couche de gomme, dite gomme écran, en dessous de la gomme de couleur de manière à éviter les migrations des produits contenus dans le flanc vers la gomme de couleur. Dans 10 ce cas particulier, les produits sont superposés les uns sur les autres sur une largeur donnée, et les épaisseurs peuvent être supérieures au millimètre. [36] Il est également possible de décaler transversalement les fentes 32a et 32b de manière à déposer des compositions caoutchoutiques de nature ou de couleur différentes. [37] On obtient alors un produit présentant les mêmes caractéristiques qu'un produit 15 réalisé selon un procédé de coextrusion classique comprenant plusieurs moyens d'extrusion débouchant dans une même voûte. Ce résultat peut être atteint avec un dispositif selon l'invention en ne modifiant que la seule partie de la lame amovible d'une extrudeuse classique ne comportant qu'une seule vis d'extrusion. 20 [20] Advantageously, the distribution chamber 31 will be equipped with a means for measuring the pressure connected to a regulating means of the second means 2, so as to precisely adjust the leakage rate of the lubricant material. [21] Figures 2 and 3 show schematic perspective views of the removable blade and its construction. [022] According to Figure 3, the blade 3 is formed of two parts 35 and 36 held against each other by clamping screws 37. The distribution chamber 31 and the slot 32 are made simply by removal of material on one of the two faces of the joining plane of the parts 35 and 36. [023] FIG. 3 makes it possible to display, in dotted line, the distribution chamber 31 and the slot 32. [24] FIG. 4 represents a cross-sectional view of a profile of rubber nature P made with the device described above. The geometry of the upper profile of the profile is given by the profile of the removable blade 3. The lubricant material L is deposited on the surface of the profile. [25] When the lubricant is also a material of rubbery nature it is interesting to choose a material of the same formulation as the main rubber material, decohesive or not, to which we add processing agents or processability . These agents are capable, in known manner, by improving the dispersion of the filler in the rubber matrix and by lowering the viscosity of the compositions, to improve the processability of the material in the green state. that is, in the uncured state; These agents are for example hydrolysable silanes such as alkylalkoxysilanes, polyols, polyethers, primary, secondary or tertiary amines, hydroxylated or hydrolysable polyorganosiloxanes. [26] In this way. only a thin thickness e of the surface of the profile is covered with said lubricant material L, which makes it possible not to modify the general properties of the profile when the latter is disposed in its final place, in particular during the production of a tire blank . It will be observed that, in the case where the profile P is intended to form the tread of a tire, this thin layer being of the same nature as the main material, the adhesion properties are unchanged for the time required for the tread. wear of said layer. [27] When the main material is a decohesive material and the lubricant a material of rubbery nature, good results have been obtained by setting the thickness e of lubricating material 1 to a value between 0, 2 and 0.5 mm, depending on the type of material used. Indeed, below a value of about 0.2 mm, we can observe again the appearance of cracks on the surface of the profile when the main material is decohesive nature. [28] Another possibility is to use a lubricant formed by a mixture of water and oil in emulsion. In this case, the lubricant is removed in the step following the extrusion step using known means, such as a blow ramp or a set of wiper blades. [29] Figures 5 and 6 show two other particular forms of implementation of the invention. [030] Figure 5 schematically illustrates the case where all the walls of the die 34 are fixed, as is the case of so-called flat nose extruders. In this configuration, surface shear phenomena occur on all sides of the die. It is then possible to have a first lubricant material injection slot 32a on the upper part of the die 34, and a second injection slot 32b on the lower part of the die, each of these slots being in communication with each other. with a distribution chamber, respectively 31a and 31b, said chambers being themselves connected to a second supply means, respectively 2a and 2b. [31] It is then possible to deposit the lubricant material on the upper face and on the lower face of the profile, and to limit the surface shear phenomena described above when the main material is a decohesive material. [32] The exemplary implementation of the invention illustrated in Figure 6 is that of a device in which it is desired to deposit two thin layers of different lubricant superimposed or shifted in the transverse direction. In this case the removable blade 3 comprises two slots 32a and 32b respectively, placed one after the other in the longitudinal direction, each of these slots being connected to a distribution chamber 31a and 31b, respectively. rooms being themselves connected to a second means, respectively 2a, 2b. [33] As mentioned above, the device according to the invention can be used for other applications than the application concerning the case of the extrusion of decohesive mixtures. [34] Thus, it is possible to deposit materials of very different natures to produce profiles widely used in the tire industry. [35] This may be the case, for example, when it is desired to produce tires with one of the blanks supporting a color pattern, and for which it is desired to deposit a layer of rubber, called screen eraser, below the eraser. in order to avoid migrations of the products contained in the sidewall to the color gum. In this particular case, the products are superimposed on each other over a given width, and the thicknesses may be greater than one millimeter. [36] It is also possible to shift transversely slits 32a and 32b so as to deposit rubber compositions of different types or colors. [37] A product having the same characteristics as a product produced by a conventional coextrusion process comprising several extrusion means opening into the same vault is then obtained. This result can be achieved with a device according to the invention by only modifying the only part of the removable blade of a conventional extruder having only one extrusion screw. 20