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PROCÉDÉ DE FABRICATION DE CORPS CREUX OU PLATS EN MORTIER DE CIMENT RENFORCÉ PAR DES FIBRES CONTINUES IMPRÉGNÉES p POLYMÈRES ACRYLIQUES. PRODUITS OBTENUS ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCÉDÉ Objet de l'invention Qbiet gla l'invention
La présente invention concerne un procédé de fabrication de corps creux, plats ou profilés en mortier de ciment renforcé par des fibres continues imprégnées de polymères, notamment des tuyaux, des silos ou des modules d'habitation ainsi que des panneaux plats ou profilés et des barres profilées, en structures simples ou sandwich (planes ou tridimensionnelles).
La présente invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé ainsi que les produits obtenus par ledit procédé.
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de l'invention de l'invention
On connaît des procédés de fabrication de tuyaux d'égouts en mortier de ciment renforcé par des fibres de verre hachées.
Ce renforcement du mortier de ciment peut être réalisé par centrifugation de fibres hachées pour obtenir par exemple des tuyaux en G. R. C. renforcés par des fibres A. R.
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fibres continues sensiblement parallèles.
De plus, l'installation comporte un bras oscillant dont l'extrémité est équipée d'un dispositif d'application simultanée de mortier et de fibres autour du mandrin, qui présente l'inconvénient de ne pouvoir s'adapter de manière correcte à la paroi du mandrin (modules) lorsque celui-ci est entraîné en rotation à la vitesse de 1 m/seconde. Par conséquent, ce dispositif ne permet pas non plus de maintenir sous tension les fibres enroulées autour du mandrin.
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Buts de l'invention
La présente invention vise à fournir un procédé de fabrication de corps creux, plats ou profilés en mortier de ciment, renforcé par des fibres continues présentant des propriétés mécaniques améliorées par rapport aux mortiers renforcés par fibres, connus jusqu'à présent.
Un autre but de l'invention vise à fournir une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui permette le dépôt régulier d'un mélange de mortier au ciment ou à tout autre liant avec des fibres continues imprégnées de polymères acryliques ou autres, autour d'un mandrin quelle que soit la position de celui-ci au cours de sa rotation autour de son axe.
Un autre but de l'invention consiste à fournir des produits ayant requis des études de mise au point ergonomique approfondies dont les modèles exclusifs et la marque sont déposés.
Eléments caractéristiques de l'invention
L'invention concerne un procédé pour la fabrication de corps creux, plats ou profilés en mortier de ciment ou un autre liant, renforcé par des fibres minérales, végétales ou
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Il est également connu par la demande de brevet GB- 2 155 389A de pouvoir réaliser des tuyaux d'égouts par pulvérisation d'un mélange de mortier et de fibres hachées sur un mandrin tournant autour d'un axe vertical ou horizontal à vitesse adéquate.
Cependant, les fibres de verre hachées utilisées dans ce procédé présentent l'inconvénient de ne pas être protégées contre l'alcalinité du ciment.
Il est également connu, notamment par la technique des matières plastiques, que l'utilisation de fibres continues confère de meilleures propriétés mécaniques à un matériau que l'utilisation de fibres hachées projetées au hasard.
Cependant, les fibres de verre continues présentent l'inconvénient que leur imprégnation dans un béton est insuffisante.
Dans la publication..., CLAUSON-KAAT propose un technique d'enroulement filamentaire de fibres de verre continues sur un moule en rotation autour d'un axe horizontal par une palette avec un mortier de ciment, dont les qualités rhéologiques et plastiques ont été améliorées par l'adjonction de latex et de plastifiants.
Dans la demande de brevet indien 105/DEL/87, on décrit un procédé et une installation pour la fabrication de corps creux et plats en mortier de ciment armé par un mélange de fibres continues imprégnées de polymères acryliques et de fibres hachées, autour d'un mandrin en rotation autour de son axe.
Cependant, ce procédé présente l'inconvénient que le dépôt du mélange de mortier de ciment et de fibres ne s'effectue pas de manière régulière ni sur la surface de la virole, ni aux extrémités du mandrin, et nécessite l'emploi de fibres hachées pour créer des liens transversaux entre les
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animales, autour d'un mandrin entraîné en rotation autour de son axe, dans lequel on dispose une bride à chacune des extrémités du mandrin ;
on enroule autour de la partie du mandrin située entre les deux brides (virole), des fibres continues, de préférence des fibres de verre, de préférence sous forme de tissu ou résille formant une maille en chaîne et en trame de préférence de 1 cm, imprégnée de polymères, de préférence acryliques, de préférence préalablement séchés ou polymérisés, avec un mortier de ciment ou tout autre liant. L'enroulement autour dudit mandrin s'effectue par un double dispositif, d'une part de déroulement des fibres continues entrecroisées sous forme de tissu imprégné de polymères durcis et d'autre part de projection de mortier au moyen d'une bouche de projection maintenue à l'extrémité d'un bras oscillant et on fait durcir au moins partiellement le produit composite ainsi obtenu avant de le retirer du mandrin.
De préférence, les fibres continues sont soumises à une précontrainte de tension avant leur enroulement autour du mandrin.
Un autre aspect de l'invention concerne une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé comportant notamment un mandrin entraîné en rotation autour de son axe, dont les extrémités portent chacune une bride dont la position est réglable en fonction de la longueur de la virole, un dispositif d'imprégnation préalable des fibres continues et leurs liaisons transversales avec des polymères acryliques ou autres, un tunnel de séchage, un dispositif de déroulement et d'application des fibres et un bras oscillant muni d'un dispositif de projection simultanée du mortier de ciment autour de la partie du mandrin comprise entre les deux brides.
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Préférentiellement, le bras oscillant comporte à son extrémité un dispositif mécanique, électronique ou par laser permettant le va et vient vertical, le maintien de la perpendicularité, de l'équidistance et le déplacement circonférentiel de la bouche de projection dont la vitesse est variable de 1 m/seconde à 2,5 cm/seconde.
La présente invention vise également à fournir des produits obtenus par le procédé de l'invention, outre des corps creux obtenus par enroulement filamentaire, des corps plats et profilés caractérisés en ce qu'ils sont extrudés au travers d'une filière simultanément au déroulement des fibres continues préférentiellement de verre, imprégnées de polymères préférentiellement acryliques, en mélange avec un mortier préférentiellement de ciment, sur un mandrin en rotation, de rayon déterminé pour les corps creux et infini pour les corps plats et profilés.
D'autres détails et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d'une forme d'exécution préférée, décrite ci-dessous à l'appui des figures annexées. brève d*p < ? ription des figures La figure 1 représente de manière schématique une vue partielle de l'installation de l'invention.
La figure 2 représente une vue partielle en coupe d'un mandrin et de sa bride.
La figure 3 représente une vue détaillée du dispositif d'imprégnation des fibres continues.
La figure 4 représente une vue détaillée de l'extrémité du bras oscillant selon l'invention.
La figure 5 représente une vue détaillée du chariot de translation selon l'invention.
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La figure 6 représente de manière schématique les différentes positions du bras basculant en fonction de la rotation du mandrin autour de son axe.
Description d'une forme d'exécution préférée de l'invention
La figure 1 représente l'installation selon l'invention comportant notamment un mandrin 1 qui sert de support de moulage pour un corps creux que l'on désire réaliser et qui est disposé sur une plate-forme tournante 13 entraînée en rotation autour de son axe 2 par un dispositif de rotation tangentiel x.
Le mandrin 1 comporte à chacune de ses extrémités une bride 3 et 3'servant de moules perdus et qui permettent avantageusement de disposer une couche régulière de fibres continues imprégnées, en mélange avec du mortier de ciment sur toute la surface du mandrin.
Le mandrin 1 représenté à la figure 2 est rétractable par un dispositif 4 ménageant un espace de démoulage qui permet de détacher le corps creux de son support après sa fabrication.
L'installation comporte également, disposé dans un local annexe, un dispositif d'imprégnation des fibres continues représenté de manière plus détaillée à la figure 3 et comprenant une bobine de type ensouple 21, sur laquelle sont enroulées les fibres de verre continues préalablement tissées déroulées de leur bobine 19, suivies par une cuve 17 pour bains d'imprégnation à passages multiples des fibres continues dans une émulsion aqueuse de polymères acryliques.
L'installation est également équipée d'un dispositif de tension 23, d'un dispositif d'essorage 25 et d'un tunnel de séchage 27 desdites fibres imprégnées. Es
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fibres sont ainsi amenées vers des bobines de déroulement y, d'où elles sont enroulées sous tension en mélange avec du mortier de ciment, au travers de la bouche de projection 5 située à l'extrémité du bras oscillant 7, autour du mandrin 1.
Le mortier de ciment est préparé dans une trémie malaxeuse 31 située sur une pompe à vis extrudeuse 33, qui
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projette au travers de la bouche de projection 5, par un apport d'ait comprimé, le mortier de ciment sur le mandrin 1.
Le bras oscillant 7 comporte à son extrémité un dispositif 11 de maintien constant de l'équidistance et de la perpendicularité de la projection du mortier par rapport à la surface du mandrin 1. Ce dispositif oscille à l'extrémité du bras oscillant 7 par l'intermédiaire d'une triangulation mécanique (patins), électronique ou par laser qui s'appuie sur la paroi externe du mandrin et permet l'application continue et régulière du mortier de ciment.
Préférentiellement, la version mécanique est constituée par des patins 11 et 11'représentés à la figure 4, formés de plaques métalliques recourbées (calottes sphériques) qui, exerçant une pression constant contre la paroi du mandrin, maintiennent l'équidistance et par oscillation la position normale par rapport à cette paroi.
Afin de pouvoir appliquer le mortier sur toute la surface extérieure du mandrin, le bras osci : lant 7, monté sur un chariot de translation 37, coulisse le long d'une colonne 35 représentée à la figure 5. Le maintien de l'extrémité de ce bras oscillant 7 contre la paroi du mandrin 1 est réalisé à l'aide d'un dispositif d'ajustement 34 car contre-poids, disposé à l'autre extrémité du bras oscillant 7.
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A la figure 6, on a représenté quelques unes des différentes positions que peut adopter le bras oscillant 7 en fonction de la rotation qu'effectue le mandrin autour de son axe.
Les produits réalisés par le procédé de l'invention peuvent être, par exemple, des modules d'habitation qui, seuls ou assemblés avec d'autres modules semblables, peuvent former une habitation préfabriquée. On peut également fabriquer de cette manière, avec un mandrin adéquat, des éléments de tuyauterie en mortier de ciment qui, superposés, peuvent former des silos de stockage, ou encore des éléments plats et profilés, extrudés par déroulement des fibres continues autour d'un mandrin en rotation et de rayon infini.
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PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF HOLLOW OR FLAT BODIES IN CEMENT MORTAR REINFORCED BY CONTINUOUS FIBERS IMPREGNATED BY ACRYLIC POLYMERS. OBJECTS OBTAINED AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THE PROCESS Object of the invention Qbiet gla the invention
The present invention relates to a method for manufacturing hollow, flat or profiled bodies in cement mortar reinforced with continuous fibers impregnated with polymers, in particular pipes, silos or housing modules as well as flat or profiled panels and bars. profiled, in simple or sandwich structures (flat or three-dimensional).
The present invention also relates to an installation for the implementation of this process as well as the products obtained by said process.
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of the invention of the invention
Methods are known for manufacturing sewer pipes in cement mortar reinforced with chopped glass fibers.
This strengthening of the cement mortar can be carried out by centrifugation of chopped fibers to obtain, for example, pipes made of G.R.C. reinforced with fibers A.R.
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substantially parallel continuous fibers.
In addition, the installation comprises an oscillating arm, the end of which is equipped with a device for the simultaneous application of mortar and fibers around the mandrel, which has the drawback of not being able to adapt properly to the wall. of the mandrel (modules) when the latter is rotated at a speed of 1 m / second. Consequently, this device also does not keep the fibers wound around the mandrel under tension.
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Aims of the invention
The present invention aims to provide a method of manufacturing hollow, flat or profiled bodies in cement mortar, reinforced with continuous fibers having improved mechanical properties compared to fiber reinforced mortars, known up to now.
Another object of the invention is to provide an installation for the implementation of this process, which allows the regular deposition of a mortar mixture with cement or any other binder with continuous fibers impregnated with acrylic or other polymers, around a mandrel whatever the position thereof during its rotation about its axis.
Another object of the invention consists in providing products which have required in-depth ergonomic development studies for which the exclusive models and the brand are registered.
Character-defining elements of the invention
The invention relates to a process for the manufacture of hollow, flat or profiled bodies in cement mortar or another binder, reinforced with mineral, vegetable or
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It is also known from patent application GB-2 155 389A to be able to produce sewer pipes by spraying a mixture of mortar and chopped fibers on a mandrel rotating around a vertical or horizontal axis at an adequate speed.
However, the chopped glass fibers used in this process have the disadvantage of not being protected against the alkalinity of the cement.
It is also known, in particular by the plastics technique, that the use of continuous fibers gives better mechanical properties to a material than the use of chopped fibers projected at random.
However, continuous glass fibers have the disadvantage that their impregnation in concrete is insufficient.
In the publication ..., CLAUSON-KAAT proposes a technique of filament winding of continuous glass fibers on a mold rotating around a horizontal axis by a pallet with a cement mortar, whose rheological and plastic qualities have been improved by the addition of latex and plasticizers.
In Indian patent application 105 / DEL / 87, a method and an installation are described for the manufacture of hollow and flat bodies in cement mortar reinforced with a mixture of continuous fibers impregnated with acrylic polymers and chopped fibers, around a mandrel rotating around its axis.
However, this method has the disadvantage that the deposit of the mixture of cement mortar and fibers does not take place regularly either on the surface of the shell or at the ends of the mandrel, and requires the use of chopped fibers. to create cross links between
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animal, around a mandrel rotated about its axis, in which there is a flange at each end of the mandrel;
around the part of the mandrel located between the two flanges (ferrule), continuous fibers, preferably glass fibers, preferably in the form of fabric or mesh forming a chain and weft mesh, preferably 1 cm, are wound, impregnated with polymers, preferably acrylic, preferably previously dried or polymerized, with a cement mortar or any other binder. The winding around said mandrel is carried out by a double device, on the one hand unwinding of the intertwined continuous fibers in the form of fabric impregnated with hardened polymers and on the other hand projection of mortar by means of a projection mouth maintained at the end of a swinging arm and the composite product thus obtained is at least partially hardened before removing it from the mandrel.
Preferably, the continuous fibers are subjected to a prestressing of tension before their winding around the mandrel.
Another aspect of the invention relates to an installation for the implementation of this process comprising in particular a mandrel driven in rotation about its axis, the ends of which each carry a flange whose position is adjustable as a function of the length of the ferrule , a device for prior impregnation of continuous fibers and their transverse connections with acrylic or other polymers, a drying tunnel, a device for unwinding and applying the fibers and a swinging arm provided with a device for simultaneously projecting the mortar of cement around the part of the mandrel between the two flanges.
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Preferably, the swinging arm comprises at its end a mechanical, electronic or laser device allowing the vertical comings and goings, the maintenance of the perpendicularity, the equidistance and the circumferential displacement of the projection mouth whose speed is variable from 1 m / second to 2.5 cm / second.
The present invention also aims to provide products obtained by the process of the invention, in addition to hollow bodies obtained by filament winding, flat and profiled bodies characterized in that they are extruded through a die simultaneously with the unwinding of the preferably continuous fibers of glass, impregnated with preferably acrylic polymers, mixed with a mortar preferably with cement, on a rotating mandrel, with a radius determined for hollow bodies and infinite for flat and profiled bodies.
Other details and advantages of the invention will appear more clearly on reading the description of a preferred embodiment, described below in support of the appended figures. brief d * p <? ription des figures Figure 1 shows schematically a partial view of the installation of the invention.
Figure 2 shows a partial sectional view of a mandrel and its flange.
FIG. 3 represents a detailed view of the device for impregnating continuous fibers.
FIG. 4 represents a detailed view of the end of the swinging arm according to the invention.
FIG. 5 represents a detailed view of the translation carriage according to the invention.
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FIG. 6 schematically represents the different positions of the rocking arm as a function of the rotation of the mandrel about its axis.
Description of a preferred embodiment of the invention
FIG. 1 represents the installation according to the invention comprising in particular a mandrel 1 which serves as a molding support for a hollow body which it is desired to produce and which is placed on a rotating platform 13 driven in rotation about its axis 2 by a tangential rotation device x.
The mandrel 1 has at each of its ends a flange 3 and 3 'serving as lost molds and which advantageously allow to have a regular layer of continuous impregnated fibers, mixed with cement mortar over the entire surface of the mandrel.
The mandrel 1 shown in Figure 2 is retractable by a device 4 providing a demolding space which allows to detach the hollow body from its support after its manufacture.
The installation also comprises, arranged in an annex room, a device for impregnating continuous fibers shown in more detail in FIG. 3 and comprising a beam of beam type 21, on which are wound the unrolled continuous woven glass fibers. of their coil 19, followed by a tank 17 for multiple-pass impregnation baths of continuous fibers in an aqueous emulsion of acrylic polymers.
The installation is also equipped with a tensioning device 23, a wringing device 25 and a drying tunnel 27 for said impregnated fibers. Es
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fibers are thus brought to unwinding coils y, from where they are wound under tension in admixture with cement mortar, through the projection mouth 5 located at the end of the oscillating arm 7, around the mandrel 1.
The cement mortar is prepared in a mixing hopper 31 located on an extruder screw pump 33, which
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projects through the projection mouth 5, by a supply of compressed air, the cement mortar on the mandrel 1.
The swinging arm 7 comprises at its end a device 11 for constant maintenance of the equidistance and the perpendicularity of the projection of the mortar relative to the surface of the mandrel 1. This device oscillates at the end of the swinging arm 7 by the through mechanical, electronic or laser triangulation which rests on the external wall of the mandrel and allows continuous and regular application of the cement mortar.
Preferably, the mechanical version consists of pads 11 and 11'represented in Figure 4, formed of curved metal plates (spherical caps) which, exerting constant pressure against the wall of the mandrel, maintain equidistance and by oscillation the position normal with respect to this wall.
In order to be able to apply the mortar to the entire outer surface of the mandrel, the oscillating arm 7, mounted on a translation carriage 37, slides along a column 35 shown in FIG. 5. Maintaining the end of this swinging arm 7 against the wall of the mandrel 1 is produced using an adjustment device 34 as counterweight, placed at the other end of the swinging arm 7.
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In Figure 6, there is shown some of the different positions that can take the swing arm 7 depending on the rotation that the mandrel performs around its axis.
The products produced by the process of the invention can be, for example, residential modules which, alone or assembled with other similar modules, can form a prefabricated dwelling. It is also possible in this way to manufacture, with an appropriate mandrel, cement mortar pipe elements which, superimposed, can form storage silos, or even flat and profiled elements, extruded by unwinding the continuous fibers around a mandrel in rotation and infinite radius.