FR3061671A1 - MANUFACTURE OF RUBBER MIXTURE - Google Patents
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Abstract
Dans le domaine de la production de pneumatiques, l'invention concerne 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.In the field of tire production, the invention relates to methods for selectively performing production sequences of single-pass or multi-pass rubber mixtures on a common rubber compound production plant.
Description
O) Titulaire(s) : COMPAGNIE GENERALE DES ETABLISSEMENTS MICHELIN Société en commandite par actions.O) Holder (s): COMPAGNIE GENERALE DES ETABLISSEMENTS MICHELIN Limited partnership with shares.
® Mandataire(s) : MANUFACTURE FRANÇAISE DES PNEUMATIQUES MICHELIN.® Agent (s): MANUFACTURE FRANÇAISE DES PNEUMATIQUES MICHELIN.
FR 3 061 671 - A1FR 3,061,671 - A1
- i FABRICATION DE MÉLANGE DE CAOUTCHOUC- i MANUFACTURE OF RUBBER MIXTURE
DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA
La présente invention concerne de manière générale la production de mélanges de caoutchouc et des pneumatiques de véhicule préparés à partir de ceux-ci. Plus particulièrement, la présente invention concerne la production complète de mélange de caoutchouc par l'exécution sélective de séquences de production.The present invention relates generally to the production of rubber mixtures and vehicle tires prepared therefrom. More particularly, the present invention relates to the complete production of rubber mix by the selective execution of production sequences.
CONTEXTECONTEXT
Dans la fabrication de pneumatiques, on exige que le pneumatique ait diverses performances (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. Par exemple, le brevet FR2978370 divulgue un procédé dans lequel la montée en température finale en un temps très court et à un niveau très élevé permet de réduire fortement les phénomènes de dissipation d'énergie à l'intérieur du matériau. Le brevet US4840491 divulgue un procédé pour contrôler les values Mooney en formant une nappe avec une épaisseur qui ne dépasse pas 3mm. La publication US2009/0238027 divulgue un procédé qui utilise un appareil en mélangeant de caoutchouc avec une viscosité stable.In the manufacture of tires, it is required that the tire has various performances (for example reduced rolling resistance, better wear resistance, comparable grip in wet and dry conditions, estimated mileage, etc.). Tires are therefore composed of different types of rubber mixtures having properties essential to the functioning of the tire itself. For example, patent FR2978370 discloses a process in which the rise in final temperature in a very short time and at a very high level makes it possible to greatly reduce the phenomena of energy dissipation inside the material. Patent US4840491 discloses a method for controlling the Mooney values by forming a sheet with a thickness which does not exceed 3mm. Publication US2009 / 0238027 discloses a process which uses an apparatus by mixing rubber with a stable viscosity.
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 etTo ensure that a marketable tire exhibits expected performance, a rubber blend can be selected from a variety of rubber blends, each having different ingredients mixed in different amounts and
2017PAT00023FR2017PAT00023FR
- 2 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.- 2 derived from a variety of production sequences. Depending on the expected characteristics, such sequences can be performed once, twice or even several times.
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 s'adapter aux choix de la séquence de production de mélange de caoutchouc. Une productivité optimale est donc possible, tout en conservant la disponibilité de diverses propriétés du caoutchouc.Although multiple types of rubber mixtures are envisaged in the tire production processes, there is a choice and an optimized location of the equipment which makes it possible to adapt to the choices of the sequence of production of rubber mixture. Optimal productivity is therefore possible, while retaining the availability of various rubber properties.
RÉSUMÉABSTRACT
La présente invention concerne un procédé de réalisation de manière sélective d'une ou plusieurs séquences de production d'une composition de mélange de caoutchouc selon une recette de mélangeage de caoutchouc sélectionnée. Au cours d'une étape I, à l'aide d'une série d'installations de production de mélange de caoutchouc qui font des séquences de production de mélange de caoutchouc monopassages et multipassages avec l'aide d'un moyen de transport qui dirige séquentiellement le mélange de caoutchouc vers au moins une installation de production de mélange de caoutchouc selon une recette de mélange de caoutchouc sélectionnée pour la production d'un mélange de caoutchouc ayant les propriétés attendues, chaque installation de production de mélange de caoutchouc permettant l'exécution d'au moins un processus de production de mélange de caoutchouc, on réalise une composition de caoutchouc comportant du ou des élastomères et des ingrédients , en choisissant les paramètres de fonctionnement de la sérieThe present invention relates to a method for selectively producing one or more sequences for producing a rubber compounding composition according to a selected rubber compounding recipe. During a stage I, using a series of rubber mixture production installations which make single-pass and multi-pass rubber mixture production sequences with the help of a means of transport which directs sequentially the rubber mixture to at least one rubber mixture production installation according to a rubber mixture recipe selected for the production of a rubber mixture having the expected properties, each rubber mixture production installation allowing the execution at least one rubber mixture production process, a rubber composition is produced comprising elastomer (s) and ingredients, by choosing the operating parameters of the series
2017PAT00023FR2017PAT00023FR
- 3 d'installations de production de mélange de caoutchouc en continu de sorte que :- 3 continuous rubber mixing production facilities so that:
a -le temps de séjour du mélange de caoutchouc dans un premier mélangeur interne gui effectue un processus de mélangeage initial soit compris entre 120 et 180 secondes ;a — the residence time of the rubber mixture in a first internal mixer which performs an initial mixing process is between 120 and 180 seconds;
b -le temps de séjour du mélange de caoutchouc dans un mélangeur externe qui passe le mélange de caoutchouc entre deux cylindres pour transformer le mélange de caoutchouc en une nappe continue soit compris entre 120 et 180 secondes ;b - the residence time of the rubber mixture in an external mixer which passes the rubber mixture between two cylinders to transform the rubber mixture into a continuous sheet is between 120 and 180 seconds;
c - le temps de séjour du mélange de caoutchouc dans un deuxième mélangeur interne qui effectue un processus de mélangeage complémentaire soit compris entre 120 et 180 secondes ; et d - l'énergie spécifique fournie à la composition de caoutchouc à la sortie du deuxième mélangeur interne soit abaissée environ 20% par rapport à l'énergie spécifique fournie à une composition sortant d'un procédé témoin de mise en œuvre monopassage.c - the residence time of the rubber mixture in a second internal mixer which performs an additional mixing process is between 120 and 180 seconds; and d - the specific energy supplied to the rubber composition at the outlet of the second internal mixer is lowered by about 20% compared to the specific energy supplied to a composition leaving a control process of single pass implementation.
Au cours d'une étape II, à la sortie du deuxième mélangeur interne, on obtient des valeurs cibles de température pour la composition de mélange de caoutchouc.In a step II, at the outlet of the second internal mixer, target temperature values are obtained for the rubber compounding composition.
Dans certains modes de réalisation, la série d'installations de production de mélange de caoutchouc comporte au moins une installation de mélangeage et refroidissement qui comporte le mélangeur externe et qui effectue un processus de mélangeage et refroidissement. L'installation de mélangeage et refroidissement comporte au moins une installation de pulvérisation ayant une ou plusieurs rampes positionnées au niveau de chacune d'une station de pulvérisation supérieure et d'une station deIn certain embodiments, the series of installations for producing rubber mixture comprises at least one mixing and cooling installation which comprises the external mixer and which performs a mixing and cooling process. The mixing and cooling installation comprises at least one spraying installation having one or more booms positioned at each of an upper spraying station and a
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- 4 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. Au moins une installation d'aspiration possède une ou plusieurs hottes d'aspiration positionnées en aval de chaque rampe, 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, l'installation de mélangeage et refroidissement pulvérise la nappe continue et 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 lower spraying, each boom being in communication with a water and air supply source to supply water and air to one or more nozzles at the predetermined water flow and air pressure. At least one suction installation has one or more suction hoods positioned downstream of each ramp, each suction hood being in communication with an air supply source for suction at the predetermined air flow rate. During the cooling process, the mixing and cooling system sprays the continuous web and evacuates the air containing the evaporated water to produce the rubber mixture at target values of temperature and addition of water before the process of additional mixing.
Dans certains modes de réalisation, une valeur cible de la température du mélange de caoutchouc est d'environ 70°C, et une valeur cible de l'ajout de la teneur en eau du mélange de caoutchouc n'excède pas environ 0,20 % en masse du mélange de caoutchouc.In some embodiments, a target value of the temperature of the rubber mixture is about 70 ° C, and a target value of adding the water content of the rubber mixture does not exceed about 0.20% by mass of the rubber mixture.
Dans certains modes de réalisation, la série d'installations de production de mélange de caoutchouc comporte au moins une installation de mélangeage initial à laquelle le premier mélangeur interne effectue le processus de mélangeage initial; au moins une installation de mélangeage complémentaire à laquelle le deuxième mélangeur interne effectue le processus de mélangeage complémentaire; et au moins une installation de fin de ligne qui effectue un processus de fin de ligne. Dans certains modes de réalisation, 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.In certain embodiments, the series of installations for producing rubber mixture comprises at least one installation for initial mixing at which the first internal mixer performs the initial mixing process; at least one complementary mixing installation at which the second internal mixer performs the complementary mixing process; and at least one end-of-line facility that performs an end-of-line process. In some embodiments, the end of line process is selected from profiling, sampling, processing, cooling, palletizing, and storing the rubber mixture.
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- 5 Dans certains modes de réalisation, le moyen de transport comprend 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 l'installation de fin de ligne; et un moyen de transport qui effectue le transfert sélectif vers l'installation de fin de ligne.In certain embodiments, the means of transport comprises a transport installation configured for the selective transfer of a rubber mixture to a preselected rubber production installation. The transport installation comprises an optional evacuation station comprising a spraying installation and a suction installation; a retractable means of transport which allows selective transfer to the complementary mixing installation or to the end-of-line installation; and a means of transport which selectively transfers to the end-of-line facility.
Dans certains modes de réalisation, le procédé comporte en outre l'étape d'effectuer le transfert sélectif du mélange de caoutchouc vers une installation de production de mélange de caoutchouc présélectionnée, dans lequel le moyen de transport escamotable est positionné pour l'exécution du processus de mélangeage complémentaire à l'issu duquel le mélange de caoutchouc sera transféré vers la fin de ligne; ou le moyen de transport escamotable est positionné pour le transfert vers l'installation de fin de ligne sans exécution du processus de mélangeage complémentaire.In some embodiments, the method further includes the step of performing the selective transfer of the rubber mixture to a preselected rubber mixture production installation, in which the retractable transport means is positioned for the execution of the process. complementary mixing at the end of which the rubber mixture will be transferred towards the end of the line; or the retractable transport means is positioned for transfer to the end-of-line installation without carrying out the additional mixing process.
Dans certains modes de réalisation, au cours de l'étape I, on incorpore des ingrédients choisis parmi des agents de mise en œuvre, des agents de protection, des charges de renforcement, du noir de carbone et de la silice.In certain embodiments, during step I, ingredients selected from processing agents, protective agents, reinforcing fillers, carbon black and silica are incorporated.
Dans certains modes de réalisation, au cours de l'étape I, la température de tombée du premier mélangeur interne ne dépasse pas 180°C, et la température de tombée du deuxième mélangeur interne ne dépasse pas 120°C.In certain embodiments, during step I, the drop temperature of the first internal mixer does not exceed 180 ° C, and the drop temperature of the second internal mixer does not exceed 120 ° C.
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- 6 Dans certains modes de réalisation, le procédé comporte en outre l'étape de 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.In certain embodiments, the method further comprises the step of selecting the rubber mixture from a variety of rubber mixtures derived from recipes for one or more rubber production sequences.
D'autres aspects de la présente invention vont devenir évidents grâce à la description détaillée suivante.Other aspects of the present invention will become apparent from the following detailed description.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La nature et les divers avantages de la présente 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 :The nature and the various advantages of the present invention will become more evident on reading the detailed description which follows, together with the appended drawings, in which the same reference numbers designate identical parts everywhere, and in which:
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.Figure 1 shows a schematic view of an exemplary system for the production of rubber mixtures according to examples of the rubber mixture production process of the present 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.FIG. 2 represents a schematic view of an example of a mixing and cooling installation and of an example of an optional evacuation station which are used with the system of FIG. 1.
La figure 3 représente le système de la figure 1 au cours d'un exemple de séquence de production de composition de caoutchouc monopassage.FIG. 3 represents the system of FIG. 1 during an example of a production sequence of single pass rubber composition.
Les figures 4 et 5 représentent le système de la figure 1 au cours respectivement des passages successifs et du dernier passage d'un exemple de séquence de production de composition de caoutchouc multipassage.FIGS. 4 and 5 represent the system of FIG. 1 during the successive passages and the last passage, respectively, of an example of a production sequence for a multipass rubber composition.
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- 7 DESCRIPTION DÉTAILLÉE- 7 DETAILED DESCRIPTION
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.Referring now to the figures, in which the same numbers identify identical elements, FIG. 1 shows an example of a system 10 for producing one or more rubber mixtures to be incorporated in one or more vehicle tires. It is envisaged that the system 10 allows the production of rubber mix having various and varied properties as determined by the performance needs of the resulting tire. As used herein, the term "tires" includes, but is not limited to, tires used for light vehicles, passenger vehicles, utility vehicles (including heavy goods vehicles), recreational vehicles (including, but without limitation, bicycles, motorcycles, ATVs, etc.), agricultural vehicles, military vehicles, industrial vehicles, mining vehicles and construction machinery. It is also envisaged that the products produced by the present invention include complete and partial tire treads such as those used in known retreading processes.
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 obtenu et dirigé 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 permettreSystem 10 includes a series of rubber compound production facilities which together define one or more rubber blend production sequences. Each rubber compound production facility allows the execution of at least one rubber blend production process. A rubber mixture is obtained and directed sequentially to one or more of the rubber mixture production facilities according to a variety of rubber mixture mixing recipes. System 10 can allow
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- 8 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.- 8 sequential execution of the rubber mixture production process until the resulting mixture has the desired properties, which properties are variable and adaptable according to the rubber mixture mixing recipe.
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 (ciaprès 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 produites soit par une séquence monopassage soit par une séquence multipassage.The rubber mixture which is chosen for production in a given mixing cycle can be obtained selectively from a production sequence which is carried out only once (hereinafter called "single pass" sequence) or a sequence of production which is carried out twice or more (hereinafter called “multipass” sequence). A multi-pass sequence may include one or more successive passes through at least part of the equipment before a final pass. The rubber mixture can thus be produced from a predefined recipe selected from a plurality of rubber mixture mixing recipes capable of being produced either by a single-pass sequence or by a multi-pass sequence.
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 ouThe control of the properties of the rubber mixture is carried out not only by the ingredients selected for a given rubber mixture, but also by the order of introduction as well as by any possible intermediate steps. Since the configuration of system 10 remains static regardless of whether a single pass or multi pass sequence is performed, a wide selection of rubber mix mixing recipes becomes available which are suitable for the manufacture of tires. In this sense, the system makes it possible to produce rubber mixtures from recipes with single-pass sequences or
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- 9 avec des recettes avec des séquences multipassages sans avoir besoin d'un équipement distinct.- 9 with recipes with multi-pass sequences without the need for separate equipment.
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.Still referring to FIG. 1, among the rubber compound production facilities provided with the system 10, there is an initial mixing facility 20 which performs an initial mixing process. The mixing installation 20 comprises at least one internal mixer 22 having a chamber 24 with a predefined filling volume. The internal mixer 22 comprises one or more mixing blades (not shown) which ensure the penetration of ingredients into an elastomeric matrix. The internal mixer 22 can be selected from a variety of commercially available mixers.
Dans une étape initiale A, à la fois pour des séquences monopassages et multipasages (voir figures 1 et 3 à 5) réalisée au niveau de l'installation de mélangeage initial 20, le mélangeur interne 22 reçoit un matériau élastomère 27 (par exemple, un caoutchouc naturel, un élastomère 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.In an initial step A, both for single-pass and multi-pass sequences (see FIGS. 1 and 3 to 5) carried out at the level of the initial mixing installation 20, the internal mixer 22 receives an elastomeric material 27 (for example a natural rubber, synthetic elastomer and combinations and the like) and one or more ingredients, such as one or more processing agents 29, protective agents 31 and reinforcing fillers 33. Ingredients may also include carbon black or silica in variable amounts depending on the performance desired for the tire. It is obvious that other ingredients can be introduced into the internal mixer 22 with the exception of the vulcanization ingredients (for example, crosslinking) which are introduced later in the sequence.
Dans une étape suivante B à la fois pour des séquences monopassages et multipasages (voir figures 1 et 3 à 5) également réalisée au niveau deIn a next step B for both single-pass and multi-pass sequences (see FIGS. 1 and 3 to 5) also carried out at
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- ΙΟΙ ' installation de mélangeage initial 20, un mélangeur interne 22 qui 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 mélange a lieu à une température ne dépassant pas 180 °C.- The initial mixing installation 20, an internal mixer 22 which mixes the elastomeric material and ingredients to obtain a rubber mixture from these. The initial mixing process uses general mixing techniques as is known in the art. In some processes, mixing takes place at a temperature not exceeding 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 de refroidissement 100 est une installation de production de mélange de caoutchouc qui comprend au moins un mélangeur externe ayant 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. Après le processus de mélangeage initial réalisé au niveau de l'installation de mélangeage initial 20, le système 10 fait passer le mélange de caoutchouc 108 entre les cylindres 110 pour former une nappe continue 112 ayant une épaisseur et une largeur sélectionnées.Referring to FIG. 1 and FIG. 2, a rubber mixture 108 obtained from the initial mixing installation 20 is transported to a mixing and cooling installation 100 for carrying out a mixing process and cooling down there. The mixing and cooling installation 100 is a rubber mixture production installation which comprises at least one external mixer having a pair of cylinders 110. Each cylinder 110 has an axis of rotation and the cylinders are arranged in a mutual manner opposite so that the axes of rotation are parallel to each other. The cylinders 110 may have identical diameters and lengths to ensure uniform and reproducible performance during successive mixing cycles. A cylinder 110 or both may have fluid cooling means as is known in the art. After the initial mixing process performed at the initial mixing plant 20, the system 10 passes the rubber mixture 108 between the cylinders 110 to form a continuous web 112 having a selected thickness and width.
L'installation de mélangeage et de refroidissement 100 comprend également au moins une station deThe mixing and cooling installation 100 also includes at least one
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- il 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.- It upper spray 102 and a lower spray station 104 which are both integrated into a spray installation which sprays water and a suction installation. The spraying installation comprises one or more respective booms 124, 126 positioned at each of the upper and lower spraying stations. Each boom is in communication with a water and air supply source for the supply of water and air to one or more nozzles at a predefined water flow rate. The suction installation comprises one or more respective suction hoods 134, 136 positioned downstream of each boom. Each extractor hood is in communication with an air supply source for air extraction. The addition of water by the ramps 124, 126 charges the ambient air with humidity. The air containing the evaporated water is sucked in to prevent the introduction of water into the rubber mixture. Each combination of boom and extractor hood serves as a spray control point that optimizes the cooling of rubber mixtures 108 throughout the production line.
Dans une étape C, à la fois pour des séquences monopassages et multipassages (voir les figures 1 et 3 à 5) effectuées au niveau de l'installation de refroidissement 100, les cylindres 110 transforment une mélange 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 un 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, leIn a step C, for both single-pass and multi-pass sequences (see FIGS. 1 and 3 to 5) carried out at the level of the cooling installation 100, the cylinders 110 transform a rubber mixture 108 into a continuous sheet 112 which then travels along a predefined route. The predefined path comprises one or more continuous means of transport (for example one or more conveyor belts or equivalent means of transport). For the example of mixing and cooling installation 100 illustrated in FIG. 2, the
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- 12 trajet prédéfini est formé au moins en partie par un tapis continu 114 positionné au niveau de la station de pulvérisation supérieure 102 et une 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.- 12 predefined path is formed at least in part by a continuous belt 114 positioned at the upper spraying station 102 and another continuous belt 116 positioned at the lower spraying station 104. The belts 114, 116 are driven at the less by an upper roller 118 and a lower roller 120 of larger relative diameter. One or more auxiliary rollers 122 can complete the guidance of the belts 114, 116 as is known in the art. Although the belts 114, 116 are described as separate means of transport, a single continuous belt can replace them.
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 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.In step C, the rubber mixture 108 flows through the carpet 114 in a direction for treatment at the upper spray station 102. The carpet 114 transports the rubber mixture 108 between the cylinders 110 to form a sheet continues 112. The mat 116 circulates the web in one direction for treatment at the lower spray station 104. Based on the unique properties of the rubber mixture 108, each boom 124, 126 sprays water at a predefined flow and each respective extractor hood 134, 136 draws air. The addition of water by the ramps 124, 126 charges the ambient air with humidity and promotes the extraction of heat during mixing. The purpose of the suction is to limit condensation and therefore prevent the introduction of water into the rubber mixture 108. Each combination of ramp and suction hood optimizes the cooling and homogenization of the rubber compounding before the start of a subsequent rubber composition production process.
Chaque rampe 124, 126 doit être configurée pourEach ramp 124, 126 must be configured to
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- 13 fournir un débit d'eau pulvérisée comme déterminé par la recette de mélangeage du mélange de caoutchouc sélectionnée. Dans certains processus, le débit de circulation d'eau prédéfini peut être d'environ 70 litres/heure à environ 400 litres/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 5000m3/h à environ 30 000m3/h.- 13 provide a flow rate of water spray as determined by the rubber compound mixing recipe selected. In some processes, the preset water circulation rate can be from about 70 liters / hour to about 400 liters / hour. Likewise, each extractor hood 134, 136 must be configured to provide a predefined air flow rate as determined by the selected rubber mix recipe. In some processes, the air intake is selected at a level ranging from about 5000m 3 / h to about 30 000m 3 / 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, une valeur cible de l'ajout de la teneur en eau du mélange de caoutchouc ne dépasse pas environ 0,20 % en masse du mélange de caoutchouc.The water circulation rate and the air intake can vary as long as the circulation rates supplied give the rubber mixture target values for temperature and addition of water before adding the crosslinking ingredients. For example, if, after an elapsed time, the temperature of the rubber mixture is higher than an expected target temperature, the water flow rate (for example, as delivered by ramp 124 or ramp 126) can be adjusted to a higher rate than that which would be delivered at a lower temperature. In some processes, the target temperature of the rubber mixture is around 70 ° C, at which temperature the predictability and reproducibility of the process are obtained. In some processes, a target value of adding the water content of the rubber mixture does not exceed about 0.20% by mass of the rubber mixture.
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 auThe adjustment of the water circulation rate can be carried out alone or in combination with an air suction adjustment (for example by the suction hood 134 or the suction hood 136). Since successful adjustments are made to the
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- 14 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. Un tel contrôle permet des cycles de mélangeage prévisibles et reproductibles ayant des temps de cycle réduits et ce peut importer les conditions atmosphériques environnantes.- 14 times, such adjustments can be repeated to ensure that the addition of any rubber mixture to water is limited to the target value of that mixture. This value is ensured before the subsequent addition of vulcanizing ingredients. Such control allows predictable and reproducible mixing cycles with reduced cycle times and this can import surrounding atmospheric conditions.
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 mélangeage et 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.Referring again to Figure 1, the web 112 is transported to a transportation facility 200 which selectively transfers the web 112 to a facility for producing the preselected rubber composition. The transport installation 200 comprises an optional evacuation station 206 comprising a spray installation and a suction installation for carrying out an auxiliary cooling process as described above with respect to the mixing and cooling installation 100 As further illustrated in Figure 2, the optional discharge station 206 includes at least one boom 224 having nozzles which are positioned to spray the web 112 at a predefined water circulation rate. The ramp 224 comprises a configuration comparable to that described above with respect to the ramps 124, 126. At least one extractor hood 226 is downstream from the ramp 224 and includes a configuration comparable to that described above with respect to the extractor hoods 134, 136.
La hotte d'aspiration 226 est positionnée pour aspirer l'air après pulvérisation par la rampe 226.The extractor hood 226 is positioned to suck the air after spraying by the ramp 226.
Lorsque la station d'évacuation facultative 206 effectue un refroidissement supplémentaire de la nappe, la rampe 224 pulvérise de l'eau sur celui-ci avant queWhen the optional evacuation station 206 performs additional cooling of the tablecloth, the ramp 224 sprays water on it before
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- 15 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.- the air containing the evaporated water is not sucked in by the suction hood 226. The cooling process carried out at the optional evacuation station 206 ensures that the rubber mixture has a temperature and an addition water acceptable for sequential execution of a process in a single pass or multi pass sequence. In other words, the web has properties suitable for the execution of a subsequent process, regardless of whether the process is part of a single pass sequence or a multi pass sequence.
Dans une étape D, à la fois des séquences monopassages et multipassages (voir figures 1 et 3 à 5), réalisées 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 jusque vers un moyen de transport escamotable 250 ou un moyen de transport 252 qui sont disponibles 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 fois des séquences monopassage et multipassage tout en permettant de faire une sélection entre les deux.In a step D, both single-pass and multi-pass sequences (see FIGS. 1 and 3 to 5), carried out at the level of the transport installation 200, a means of transport such as a discharge conveyor 240 transports the sheet 112 from the mixing and cooling installation 100 to a retractable transport means 250 or a transport means 252 which are available at the transport installation 200. In certain sequences, the ply 112 is maintained at the level of the transport installation 200 before the execution of a subsequent process. The sequential direction of the rubber composition to a preselected rubber compound production facility depends on the selected blend recipe. In this way, the system 10 makes it possible to benefit from the advantages of both single and multi-pass sequences while allowing a selection to be made between the two.
L'installation de production de mélange de caoutchouc présélectionnée est sélectionnée parmi une installation de mélangeage complémentaire 300 quiThe preselected rubber mixture production installation is selected from an additional mixing installation 300 which
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- 16 effectue un processus de mélangeage complémentaire et une installation de fin de ligne 400 qui effectue au moins un processus de fin de ligne. L'installation de mélangeage complémentaire 300, qui permet de réaliser à la fois les séquences monopassage et multipassage, comprend un deuxième mélangeur interne 302 étant un mélangeur sans pilon 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.- 16 performs a complementary mixing process and an end of line installation 400 which performs at least one end of line process. The complementary mixing installation 300, which makes it possible to carry out both the single-pass and multi-pass sequences, comprises a second internal mixer 302 being a pestle-free mixer comprising a chamber 304 of a predefined filling volume. In certain embodiments, the mixer 302 has a filling volume approximately twice that of the internal mixer 22 positioned at the level of the initial mixing installation 20. The mixer without pestle 302, which comprises one or more mixing blades (not shown) as is known in the art, can be selected from commercially available mixers.
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 au besoin.The end-of-line facility 400, which is used for both single and multi-pass sequences, includes equipment for performing an end-of-line process. This end-of-line process can be selected from profiling, sampling, processing, cooling, palletizing, and storing the rubber mixture. The equipment that is installed to carry out the end of line process can be combined with other end of line equipment if necessary.
En se référant en outre aux figures 3, 4 et 5, 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 l'installation de fin de ligne 400. 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 transportWith further reference to FIGS. 3, 4 and 5, the retractable transport means 250 can be positioned for selective transfer to the complementary mixing installation 300 or for selective transfer to the end-of-line installation 400. from step D of a single-pass sequence (see FIG. 3), the retractable transport means 250 extends towards the transport means 240 to allow transport
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- 17 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.- 17 uninterrupted from the web 112 towards the complementary mixing installation 300. In these sequences, the retractable transport means 250, either alone or in combination with another means of transport, conveys the rubber mixture for the execution of '' a complementary mixing process.
En se référant en outre à la figure 4, lors de l'étape D d'une séquence multipassage, 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 l'installation de fin de ligne 400. 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 de fin de ligne 400. 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.Referring further to FIG. 4, during step D of a multi-pass sequence, and in particular for one or more successive passages (i.e. passages thereof before the last passage) , the retractable transport means 250 withdraws from the transport means 240 for the uninterrupted transport of the sheet 112 towards the end-of-line installation 400. The transport means 252 carries out the selective transfer by bypassing the mixing installation complementary 300 and transporting the web 112 directly to the end-of-line installation 400. The choice between a single-pass or multi-pass sequence therefore determines whether the retractable means of transport 250 is positioned to bypass the complementary mixing installation.
Le système 10 permet l'élimination des mélanges non-conformes à la fois dans les séquences monopassage et multipassage. 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.System 10 allows the elimination of nonconforming mixtures in both the single and multi-pass sequences. Although the processes reduce any possibility of wastage, in the event that the material is non-compliant (for example, due to a malfunction of a mixing process), the system can prevent the material from reaching the installation of complementary mixing 300. Consequently, additional wastes of energy and time are avoided while the advantages of the different production sequences of rubber compound are preserved.
Un autre avantage de la configuration décrite estAnother advantage of the configuration described is
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- 18 de permettre la réalisation de certains mélanges avec des propriétés similaires par rapport aux mêmes mélanges obtenus avec des procédés connus, (tel que mélangeur interne et mélangeur externe) tout en optimisant la quantité d'énergie fournie au mélange.- 18 to allow the production of certain mixtures with similar properties compared to the same mixtures obtained with known methods (such as internal mixer and external mixer) while optimizing the amount of energy supplied to the mixture.
De préférence, le procédé selon l'invention est utilisé pour abaisser l'énergie spécifique d'un matériau élastomère comprenant du caoutchouc naturel, de préférence plus de 25% en poids par rapport au poids total du matériau élastomère. De préférence encore, le caoutchouc naturel représente de 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, voire 100% en poids par rapport au poids total du matériau élastomère.Preferably, the method according to the invention is used to lower the specific energy of an elastomeric material comprising natural rubber, preferably more than 25% by weight relative to the total weight of the elastomeric material. More preferably, the natural rubber represents 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, or even 100% by weight relative to the total weight of the elastomeric material.
A titre exemplatif, les résultats comparatifs suivants ont été obtenus pour une composition de caoutchouc finale tel que décrit dans le tableau dessous :By way of example, the following comparative results were obtained for a final rubber composition as described in the table below:
TABLE 1TABLE 1
Les résultats témoins sont obtenus à l'aide d'un procédé témoin de mise en œuvre monopassage du type mélangeur interne et externe (à cette étape, introduction du système de réticulation) dont les principaux paramètres de fonctionnement sont résumés ci-après.The control results are obtained using a control method of single-pass implementation of the internal and external mixer type (at this stage, introduction of the crosslinking system), the main operating parameters of which are summarized below.
Les compositions de caoutchouc du témoin et duThe rubber compositions of the witness and
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- 19 mélange ont étés obtenues avec les réglages procédés tels que décrits dans les tableaux ci-après.- 19 mixes were obtained with the process settings as described in the tables below.
Les principaux paramètres de fonctionnement du procédé selon l'invention sont résumés ci-après.The main operating parameters of the method according to the invention are summarized below.
TABLE 2TABLE 2
On entend par module à 10 le module d'élongation d'une éprouvette de la composition de caoutchouc après 10 vulcanisation à 150°C.By module at 10 is meant the elongation module of a test piece of the rubber composition after vulcanization at 150 ° C.
Ces mesures sont effectuées conformément à la norme française NFT 46-002 de septembre 1988 quiThese measurements are carried out in accordance with French standard NFT 46-002 of September 1988 which
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- 20 prévoit la mesure en première élongation (i.e. sans cycle d'accommodation, les modules sont alors notés M) des modules sécants vrais (i.e. calculés en se ramenant à la section réelle de l'éprouvette), exprimés en MPa, à 10% d'allongement. Ces mesures de traction sont effectuées dans les conditions normales de température et d'hygrométrie (23°C + /- 2°C, 50 +/- 5 % d'humidité relative ; norme française NF T 40-01 de décembre 1979).- 20 provides for the measurement at first elongation (ie without an accommodation cycle, the modules are then denoted M) of the true secant modules (ie calculated by reducing to the real section of the test piece), expressed in MPa, at 10% elongation. These tensile measurements are carried out under normal temperature and humidity conditions (23 ° C + / - 2 ° C, 50 +/- 5% relative humidity; French standard NF T 40-01 of December 1979).
L'énergie spécifique fournie à la composition de caoutchouc pendant la durée du processus de fabrication dans un moyen de mélangeage, correspond à l'énergie (en joules) fournie au mélange, divisée par la masse de la composition de caoutchouc réalisée. Afin de ne pas altérer les propriétés physiques conférées à la composition initiale, on choisit les paramètres de fonctionnement de la série d'installations de production de mélange de caoutchouc en continu de sorte que l'énergie spécifique fournie à la composition de caoutchouc à la sortie du deuxième mélangeur interne (302) et abaissée d'environ 20% par rapport à l'énergie spécifique fournie à une composition sortant d'un procédé témoin de mise en œuvre monopassage.The specific energy supplied to the rubber composition during the duration of the manufacturing process in a mixing means, corresponds to the energy (in joules) supplied to the mixture, divided by the mass of the rubber composition produced. In order not to alter the physical properties conferred on the initial composition, the operating parameters of the series of installations for producing continuous rubber mixes are chosen so that the specific energy supplied to the rubber composition at the outlet of the second internal mixer (302) and lowered by about 20% compared to the specific energy supplied to a composition leaving a control process of single-pass implementation.
FluiditéFluidity
Cette mesure est adaptée de la mesure de fluidité communément utilisée dans l'industrie des plastiques pour la caractérisation de 1'extrudabilité notamment des matériaux thermoplastiques. La mesure est décrite dans la norme ASTM D1238 (ou NF T 51-016), et modifiée comme suit.This measurement is adapted from the measurement of fluidity commonly used in the plastics industry for the characterization of the extrudability, in particular of thermoplastic materials. The measurement is described in standard ASTM D1238 (or NF T 51-016), and modified as follows.
Dans un rhéomètre capillaire, on fait chauffer l'échantillon du mélange élastomérique à une température régulée (environ 90°C). On mesure ensuiteIn a capillary rheometer, the sample of the elastomeric mixture is heated to a controlled temperature (approximately 90 ° C). We then measure
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- 21 la masse écoulée (extrudat) à travers une filière cylindrique (diamètre 2 mm) en carbure de tungstène, au moyen d'un piston chargé. La valeur de fluidité correspond au déplacement du piston sous l'effet de la charge, en centièmes de mm pour un temps de 10 secondes (elle correspond à un débit). L'indice 100 est donné pour la fluidité de la composition témoin, un indice supérieur à 100 indique une plus grande fluidité, un indice inférieur une moins bonne fluidité.- 21 the mass passed (extrudate) through a cylindrical die (diameter 2 mm) of tungsten carbide, by means of a loaded piston. The fluidity value corresponds to the displacement of the piston under the effect of the load, in hundredths of mm for a time of 10 seconds (it corresponds to a flow). The index 100 is given for the fluidity of the control composition, an index greater than 100 indicates greater fluidity, a lower index indicates poorer fluidity.
ViscositéViscosity
Le Mooney, également connu sous les noms de viscosité ou plasticité caractérise, d'une manière connue, des substances solides. On utilise un consistomètre oscillant tel que décrit dans la norme ASTM D1646 standard (1999) . Cette mesure de plasticité est effectuée selon le principe suivant: l'échantillon analysé à l'état brut (à savoir, avant cuisson) est moulée (formée) dans une enceinte cylindrique chauffée à une température donnée (par exemple 35°C ou. 100°C). Après une minute de préchauffage, le rotor tourne au sein de l'éprouvette à 2 tours/minute (t/min) et le couple utile pour entretenir ce mouvement est mesuré pendant 4 minutes de rotation. La viscosité Mooney (ML 1+4) est exprimée en unité Mooney(avec 1UM=O,83 Nm) et correspond à la valeur obtenue à la fin des 4 minutes.Mooney, also known as viscosity or plasticity, characterizes, in a known manner, solid substances. An oscillating consistometer is used as described in ASTM D1646 standard (1999). This plasticity measurement is carried out according to the following principle: the sample analyzed in the raw state (ie, before baking) is molded (formed) in a cylindrical enclosure heated to a given temperature (for example 35 ° C. or. 100 ° C). After one minute of preheating, the rotor turns within the test tube at 2 revolutions / minute (rpm) and the torque useful to maintain this movement is measured during 4 minutes of rotation. The Mooney viscosity (ML 1 + 4) is expressed in Mooney units (with 1UM = 0.83 Nm) and corresponds to the value obtained at the end of the 4 minutes.
Temps de GrillageToasting time
Le temps de grillage (T5 noté) est également mesuré, à 130°C, conformément à la norme française NF T 43-005 (1991); la variation de l'indice consistométrique en fonction du temps permet également de déterminer ce temps de grillage des compositions deThe roasting time (T5 noted) is also measured, at 130 ° C, in accordance with French standard NF T 43-005 (1991); the variation of the consistometric index as a function of time also makes it possible to determine this toasting time of the compositions of
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- 22 caoutchouc, évaluées conformément à la norme précitée, par le paramètre T5 (cas d'un grand rotor), exprimé en minutes, et défini comme étant le temps nécessaire pour obtenir une augmentation de l'indice consistométrique (exprimé en UM) de 5 unités au-dessus de la valeur minimale mesurée pour cet indice.- 22 rubber, evaluated in accordance with the aforementioned standard, by the parameter T5 (case of a large rotor), expressed in minutes, and defined as the time necessary to obtain an increase in the consistometric index (expressed in MU) of 5 units above the minimum value measured for this index.
Dosage de l'eauWater dosage
La méthode Karl-Fisher est utilisée.The Karl-Fisher method is used.
En se référant en outre à la figure 5, 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. À ce stade, le mélange de caoutchouc a déjà été transféré vers l'installation de fin de ligne 400 et soumis à l'exécution d'un processus de fin de ligne. 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 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 deReferring further to FIG. 5, during step D of a multi-pass sequence and in particular for the last pass thereof, the retractable transport means 250 extends towards the transport means 240 for transport uninterrupted from the web 112 to the complementary mixing installation 300. At this stage, the rubber mixture has already been transferred to the end of line installation 400 and subjected to the execution of an end of line process. In certain multi-pass sequences having successive passes before the last pass, the rubber mixture returns to the start of another sequence at the initial mixing installation 20 (for example, starting from step B of the figure 4). In certain multi-pass sequences, one or more rubber mixes are available at the end-of-line installation 400. One or more of these mixes can be extracted and combined during a subsequent pass (for example by starting from step B of figure 4). For such sequences, the optional discharge station 206 performs additional cooling steps to ensure that the addition of water and the temperature of any mixture of
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- 23 caoutchouc soient limitées aux valeurs cibles avant l'introduction d'ingrédients de vulcanisation pendant le processus de mélangeage complémentaire.- 23 rubbers are limited to the target values before the introduction of vulcanizing ingredients during the complementary mixing process.
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. 5), 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.In a step E both of a single-pass sequence (see FIG. 3) and of a last pass of a multi-pass sequence (see FIG. 5), carried out at the level of the complementary mixing installation 300, the mixer 302 receives one or more complementary ingredients (e.g. crosslinking or vulcanizing ingredients) which form the crosslinking system and any additional elastomers and additives required (e.g. complementary elastomers and / or materials to be recycled 309, agents protection 311 and crosslinking agents 313). In some processes, the additional ingredients include at least one of sulfur and one or more accelerators. It is obvious that other complementary ingredients can be introduced into the mixer 302.
Dans une étape F à la fois d'une séquence monopassage (voir la figure 3) et d'un dernier passage d'une séquence multipassage (voir la figure 5), réalisées au niveau de l'installation de mélangeage complémentaire 300, le mélangeur 302 effectue le processus de mélangeage complémentaire. Au cours de ce processus, le mélangeur 302 mélange la nappe 112 avec les ingrédients complémentaires pour effectuer le mélangeage de tous les ingrédients. Lors de l'évacuation de la nappe 112 au mélangeur complémentaire, le mélange de caoutchouc a déjà atteint les valeurs cibles de température et d'ajout en eau.In a step F both of a single-pass sequence (see FIG. 3) and of a last pass of a multi-pass sequence (see FIG. 5), carried out at the level of the complementary mixing installation 300, the mixer 302 performs the complementary mixing process. During this process, the mixer 302 mixes the web 112 with the complementary ingredients to effect the mixing of all the ingredients. During the evacuation of the web 112 in the additional mixer, the rubber mixture has already reached the target values for temperature and addition of water.
Au cours du processus de mélangeage complémentaire, la température du mélange de caoutchoucDuring the additional mixing process, the temperature of the rubber mixture
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- 24 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 120 °C avant l'évacuation du mélange de caoutchouc dans l'installation de fin de ligne 400. Dans certains procédés, cette température est régulée de manière à ne pas dépasser environ 110°C.- 24 is regulated as is known in the art (for example by adjusting the speed of the mixing blades of the mixer 302, using a low filling factor, etc.). In certain methods, the temperature of the mixture in the chamber 304 is regulated so as not to exceed approximately 120 ° C. before the evacuation of the rubber mixture in the end-of-line installation 400. In certain methods, this temperature is regulated so as not to exceed about 110 ° C.
Dans une étape G à la fois d'une séquence monopassage (voir la figure 3) et d'une séquence multipassage (voir les figures 4 et 5), réalisées au niveau de l'installation de fin de ligne 400, un processus de fin de ligne peut être effectué comme cela est connu dans la technique. 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). Pour les séquences multipassages, 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 5).In a step G of both a single-pass sequence (see FIG. 3) and a multi-pass sequence (see FIGS. 4 and 5), carried out at the end of line installation 400, an end process line can be performed as is known in the art. For single-pass sequences, step G is carried out after the completion of the complementary mixing process by the complementary mixing installation 300 (see step G of FIG. 3). For multi-pass sequences, step G is carried out after the mixing and cooling process carried out by the installation 100 and without going through the complementary mixing process carried out by the complementary mixing installation 300 (i.e. ., after the transfer of the web 112 from the optional disposal station 206) (shown in Figure 4). For multi-pass sequences, step G is repeated after the execution of the complementary mixing process at the complementary mixing installation 300 (represented in step G of FIG. 5).
Ainsi, au cours des séquences multipassages et avant le dernier passage de celles-ci, la nappe 112 estThus, during the multi-pass sequences and before the last pass thereof, the sheet 112 is
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- 25 transférée vers l'installation de fin de ligne 400 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 et d'une station d'évacuation facultative 206).- 25 transferred to the end of line installation 400 without passage of the sheet to the mixer 302. This by-pass of the additional mixing installation avoids any contamination of the rubber mixture by a crosslinking residue which could remain present in chamber 304. Although the complementary ingredients are deliberately selected to effect effective crosslinking, contamination with crosslinking residues is preferably avoided for recipes in which the rubber mixture requires additional treatment (for example at a or more than one end-of-line installation 400, a mixing and cooling installation 100 and an optional evacuation station 206).
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, à l'installation de transport 200, au moyen de transport escamotable 250 at 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.The system 10 includes a means of transport which sequentially directs the rubber mixture to one or more of the rubber mixture production facilities. As used herein, the term "means of transport" refers to one or more means of transport such as mats 114, 116, 240, to the transport facility 200, to the retractable means of transport 250 and to the means of equivalent and complementary transport. It is obvious that the means of transport is not limited to continuous belts and that other means of transport can be used for this purpose, without departing from the scope of the present invention. The means of transport can be "endless" (ie without interruption) for at least one sequence in progress and can circulate endlessly through one or more successive sequences.
La présente invention envisage la création d'installations de production de mélange de caoutchouc dans lesquelles les processus de production de mélangeThe present invention contemplates the creation of rubber compounding facilities in which the compounding processes
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- 26 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.- 26 of rubber are made selectively according to a selected rubber mixing recipe (for example by one or more controllers). These examples of rubber compound production plants can follow a programmed sequence. For example, a central control center 230 (illustrated in Figure 2) may have been programmed with data set for a plurality of rubber blends, each having a unique blending cycle profile (e.g., a single pass sequence or a sequence multi-pass). The additional data may include at least a predefined water circulation rate to be delivered for each boom, an air suction for each extractor hood, a target temperature of the rubber mixture after an elapsed time and addition of water target of the rubber mixture.
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.One or more sensors and / or types of sensors may optionally be used, including, but not limited to, environmental sensors (for example, to detect atmospheric conditions such as temperature, pressure and / or humidity before initiation of a mixing cycle) and verification sensors (for example to detect a deviation from a prohibited sequence). In this way, the present invention allows an increase in the number and variety of rubber mixes produced depending on the tire to be manufactured.
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 lesWhile a tire can benefit from a rubber mixture whose properties are influenced by a single-pass rubber mixture production sequence, another tire can benefit from a rubber mixture whose
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- 27 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 incorporer 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.- 27 properties are influenced by a production sequence of multi-pass rubber mixture. Comparable ingredients can be used during both types of sequences and can therefore be made on equipment that includes various other undisclosed processes. Such equipment can incorporate additional beneficial rubber mixture processing processes without adversely affecting the quality of the resulting rubber mixture and ultimately the performance of the final product.
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.It is obvious that one or more steps in a selected single-pass or multi-pass sequence can be carried out at a determined time and for a determined duration. To support the modularity of the production capacity, one or more of the systems can be installed in a common installation with start-ups of certain stages which are staggered between the stations (for example a process of cooling a system can start within a delay predefined wait time after the start of a cooling process by another system in the same installation). The present invention likewise includes balancing one or more steps or one or more processes in the same system. The start time for one or more steps can be staggered relative to a start time for other steps in the same sequence. One or more stages may end upon the start of a subsequent stage or may otherwise have their durations extended until the conclusion of a stage carried out consecutively.
Au moins certaines des diverses techniques décrites peuvent être mises en œuvre en relations avec un matériel ou un logiciel ou, si cela se justifie,At least some of the various techniques described can be implemented in connection with hardware or software or, if justified,
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- 28 avec une combinaison des deux. Par exemple, une fonctionnalité de traitement de données électrique peut être utilisée pour mettre en œuvre n'importe quel aspect de calcul et d'ajustement de puissance, notamment une mise en œuvre en relation avec un dispositif informatique (notamment un appareil de mise en réseau mobile) qui comporte un matériel, un logiciel, ou, si cela se justifie, une combinaison des deux.- 28 with a combination of the two. For example, an electrical data processing functionality can be used to implement any aspect of power calculation and adjustment, in particular an implementation in connection with a computer device (in particular a networking device). mobile) that includes hardware, software, or, if warranted, a combination of the two.
Les termes « au moins un(e) » et « un(e) ou plusieurs » sont utilisés de manière interchangeable. Les gammes qui sont présentées comme se situant « entre a et b » englobent les valeurs « a » et « b ».The terms "at least one" and "one or more" are used interchangeably. The ranges that are presented as "between a and b" include the values "a" and "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.Although particular embodiments of the disclosed apparatus have been illustrated and described, it will be understood that various changes, additions and modifications can be made without departing from the spirit or scope of this disclosure. Therefore, no limitation should be imposed on the scope of the invention described with the exception of those set out in the appended claims.
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