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Procédé et dispositif pour la fabrication 'de tuyaux ou d'enveloppes tubulaires à partir de rubans @
Pour transformer des rubans en des tuyaux ou 'en des enveloppes tubulaires on peut, soit enrouler ces rubans en hélice 'sur '-on mandrin pusur le noyau à enrober (tige, câble etc.), soit tes faire passer longitudinalement par un ou deux anneaux successif?!., de diamètre décroissant, et de les replier ainsi en arc de cercle de telle sorte qu'on puisse coller leurs borda latéraux en un joint longitudinal.
Ce dernier procédé pour'la. fabrication de'.tuyaux permet une vitesse d'opération particulièrement grande et. un débit élevé ; jusqu'à présent il présentait toutefois l'inconvénient que le .collage ne.pouvait s'ogérer que suivant un joint très étroit parce que les barda du ruban une fois enduits de colle ne peuvent, plus glisser-,les uns sur'les autres .'.sur une zone plus large. Ce procédé ne permettait donc,,-que la fabrication de tuyaux ou d'enveloppes tubulaires destinés aux faibles charges mécaniques où un joint collé étroit suffisait aux exigences de l'utilisation pratique.
L'invention supprime cet inconvénient du procédé dit " longitudinal " et permet avec une simplicité surprenante d'obtenir par ce procédé particulière-
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ment rapide des joints collé''! d'une largeur quelconque qui peut éventuellement s'étendre même sur toute une deuxième couche et d'avantage, de aorte que l'on obtient ainqi deq tuyaux ou des enveloppes tubulaires dont l'homogénité et la résistance mécanique qont au moinq équivalenteq à celleq deq tubeq conqtruitq d'après l'ancien procédé d'enroulement en hélice où les couches qe recouvrent largement.
Conformément à l'invention on part de rubans qui se composent d'une matière laquelle n'est pas collante à la température normale mais devient collante à une température plus élevée (c'est-à-dire une matière dite " collante à chaud "), ou qui sont enduite d'une telle matière. Ces rubanq sont d'abord longitudinalement conformés en tubes à l'état froid, d'une manière connue en soi, l'opération étant conduite de telle aorte que les bords latéraux du ruban se recouvrent déjà sur un secteur large qui comprend éventuellement 360 et pluq. Ensuite, le tuyau ainsi formé, qui est enccre librement plié, est soumis à une extension radiale, de sorte que ses coucheq se superposent solidement, pour être enquite collé par chauffage.
D'après ce procédé on commence par plier le ruban à aec, de sorte qu'on peut superposer leq bordq aussi loin que l'on veut sans être gêné par les masses de colle interposée''! ; ce n'eqt qu'après la fin de cette opération de pliage que le ruban eqt rendu collant par chauffage, pour être en même tempe serré par couches sous l'influence d'une extension radiale.
L'invention est illustrée par le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est un croquis d'ensemble d'un dispositif qui se prête à la réalisation du procédé selon l'invention. Le ruban 1, qui est constitué par exemple par de la cellulose acétylique (laquelle devient collante à 80 C environ) ou par de la cellulose hydratée avec un vernis collant à chaud comme, par exemple, de la gomme-laque fortement mélangée avec un ramol- lissant (tricrésylphosphate), eqt priq sur un rouleau 2 et passe par une série de calibres 3, 4 et 5 pour passer finalement à traverq un tube 6 au dispositif d'extension et de collage 7.
Derrière ce dispositif le tuyau ainsi formé traverse un tube 8 refroidi par eau d'où il ressort à l'état fini, pour être retiré au moyen d'organes de transport appropriés qoit graduellement, soit d'une manière continue. Leq calibreq 3, 4,5 sont représentés en vue de face à une échelle pluq grande à droite de la figure 1. Ils plient le ruban 1 de telle sorte que qeq borda se recouvrent progressivement, et que ce ruban prend finalement à l'intérieur du tube 6 une forme que la figure 2 représente schématiquement en coupe quivant a-b.
Le dispositif d'extenqion et de collage 6 peut être réalisé de manière diverse. Il est déterminant que la surface du ruban 1 à l'intérieur du diapo- itif devient d'abord légèrement collante par un chauffage préalable, de sorte que l'extension radiale du corps plié a pour effet un léger déplacement des couches superposées dans le sens deq flècheq P1 et P2 (cf.fig.2) ; ainqi, ceq couches se serrent solidement et se coincent en quelque sorte, pour s'encoller finalement sous l'effet de l'extension et du chauffage que l'on intensifie ensuite.
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La figure 3 montre une coupe d'un dispositif qui crée ceq conditions. A l'intérieur d'un boîtier 7 est maintenu par un tube 9, que l'on voit déjà sur la figure 1, un mandrin bombé 10 sur lequel arrive le ruban plié 1 dans le sens de la flèche P. En outre le boîtier 7 contient un élément chauffant électrique cylindrique 11 qui entoure le ruban 1 plié en tube, et rayonne la chaleur produite concentriquement vers l'intérieur en chauffant ainsi le ruban 1. Le mandrin est de préférence cannelé longitudinalement comme le montre le dessin en 10.
On empêche de cette façon que le ruban 1 plié en tube n'adhère à sa surface ; parfois il est indiqué de refroidir le mandrin par de l'air frais que l'on introduit à travers le tube-support 9 dans son intérieur et que l'on peut éventuellement laisser; sortir par des petits orifices 12, 13, 14 dans les creux des cannelures. Dans ce cas la chaleur rayonnée par l'élément chauffant 11 n'échauffe pratiquement que le ruban 1 et le colle d'une manière continue en un tube homogène..
La figure 4 montre un agencement particulièrement favorable du mandrin utilisé pour l'extenqion, où les résistances passives dues au frottement du mandrin sont réduites à un minimum. La surface de ce mandrin eqt recouverte de rubana sans fin 15 qui peuvent glisser longitudinalement par rapport à l'enveloppe fixe et rentrent par l'intérieur du mandrin ; ces rubans peuvent être confectionnés en des matières textiles de solidité convenable (toile, soie etc. ).
Afin de faciliter l'introduction et le remplacement de ces rubans, le mandrin proprement dit se compose d'une pièce centrale 16 et de deux pièces de fermeture 17,18 qui forment avec la pièce centrale des fentes 19,20 et 19a, 20a respectivement décalées les unes par rapport aux autres, fentes par lesquelles les rubanq 15, 15a sont ramenés à l'intérieur du mandrin. Le mandrin représenté au dessin est bombé de part et d'autre, à savoir, à l'avant pour tendre le ruban 1, qui est plié en tuyau et arrive dans le sens de la flèche P, dans une direction radiale de la manière qui a été décrite initialement, et à l'arrière pour faciliter le dégagement des rubans 15 de la surface intérieure du tuyau formé.
Lorsqu'il ne s'agit pas de donner au tuyau en formation un diamètre intérieur très exactement prescrit, on peut utiliser, au lieu d'un noyau fixe, un tampon pneumatique pour l'extension. Une telle disposition est représentée par la figure 5. Dans le boîtier 7 se trouvent, outre l'élément rayonnant 11, un calibre d'entrée 21 et un calibré de sortie un peu plus large 22. On introduit à travers le tube 9 de l'air qui est de préférence préchauffé et qui sort par leq orifices 23, 24. Sur le tube 9 sont montés, avant et après la zone de chauffage proprement dite x-y, deux fois trois disques circulaires 25,26,27 et 28,29,30 dont le diamètre n'est que de quelques dixièmes de millimètre inférieur àu diamètre intérieur du tuyau formé par le ruban 1 plié suivant une forme tubulaire.
Ces disques forment donc devant et derrière la zone de chauffage x-y une " écluse " double. Ces écluses étranglent le débit d'air de part et d'autre si fortement qu'une grande surpression se produit entre leq disques 27 et 28, laquelle produit, de la manière qui vient d'être décrite, un collage par surface.
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Si les pièces tubulaire que l'on fabrique conformément à l'invention ne doivent pas se former comme tuyaux autosustentateurs mais comme envelopper tubulaireq qui reposent solidement sur un noyau massif tel que, par exemple, un câble, on ne peut pas tendre le tuyau pendant le chauffage et le collage par un* élargissement de son diamètre intérieur. Dans ce cas il est indiqué de produire pendant le collage un rétrécissement du ruban à partir duquel on fabrique le tuyau ; ce rétrécissement produit alors un déplacement uniforme des différentes couches superposées et, par suite, un serrage régulier de ces couches, tel qu'il a été décrit ci-dessus en référence à la figure 2.
On peut obtenir un tel rétrécissement dans une série de matières, telles que, par exemple, la cellulose acétylique et la cellulose hydratée, en faisant d'abord absorber au ruban un certaine quantité d'humidité, par exemple au moyen d'un rebobinage danq une atmosphère saturée de vapeur d'eau), ce qui produit un certain allongement de la matière. Lorqque cette matière arrive ensuite pour le collage danq la zone de chauffage x-y, elle perd cette teneur en humidité et se rétrécit. Ce rétrécissement produit alors une extension qu'il faut considérer comme un renversement géométrique qui correspond à l'extension par élargissement que l'on a décrite en référence aux figures 2 à 9, et qui a pour effet de -serrer le tube en formation solidement qur le mandrin.
La figure 6 montre la disposition qu'il faut utiliser dans ce cas. Le câble 31, qui arrive dans le sens du tube 9 représenté par la figure 1, est entouré par le ruban 1 qui est plié comme un tuyau autour de ce câble comme noyau. A l'intérieur du boîtier 7, le,câble 31 passe avec le ruban 1 qui l'entoure et est traité de la manière indiquée à travers l'élément chauffant électrique 11.
Ainsi le ruban 1 devient collant à chaud et subit également un rétréciqqement par lequel ses couches, qui sont devenues collantes, se serrent fortement sur la surface du câble 31. Apres le boîtier 7 le câble parcourt avec son enveloppe tubulaire, qui en couvre maintenant solidement la surface, le tube de refroidissement 8 dont il est retiré d'une manière continue au moyen deq rouleaux de caoutchouc 32, 33.
Lorsqu'on produit le rétrécissement du ruban 1 à l'intérieur de la zone de chauffage x-y de la manière décrite par déshydratation, il est indiqué de munir le tube formé en-suite d'un vernis qui empêche une nouvelle absorption d'humidité. Cependant, dans des nombreux cas il est aussi possible de produire le rétrécissement voulu d'une autre manière que celle décrite qui consiste à supprimer un état de gonflage existant.
C'est ainsi que le celluloïd ainsi que certaines résines synthétiques vinyliques, notamment les polymérisats d'ester vinylique, possèdent la propriété de se rétrécir presque juqqu'à leurs dimensions initiales lorsqu'on les allonge à une certaine température qui eqt le plus souvent voisine de 80 à 100 C, pour les refroidir ensuite par saisisse- ment, et l'orsqu'on les réchauffe aprèq quelque temps à la même température.
Lorsqu'on veut utiliser cette propriété pour la préqente invention, on part d'un ruban 1 qui, de préférence, a déjà été étiré dans le sens de la largeur avant l'enroulement sur le rouleau 2 à la température critique correspondante que l'on peut déterminer empiriquement paur chaque matière, et saisi ensuite.
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Lorsqu'on fait passer un tel ruban à travers un dispositif suivant la figure 1, et que le dispositif d'extension et de collage 7 soit agencé conformément à la figure 6, ce ruban entoure solidement la -surface du câble 31 en formant une enveloppe tubulaire.
Le dernier procédé d'extension qui est basé sur un phénomène de retrait thermique peut évidemment être combiné aussi avec le procédé précédemment décrit qui consiste à tendre le tuyau en formation par extension radiale, en faisant arriver sur un mandrin bombé un ruban qui se rétrécit sous l'effet d'un échauffement. Il est vrai qu'il faut dans ce cas adapter les dimensions du mandrin au retrait qui se produira.
Le procédé, de l'invention peut d'appliquer évidemment aux feuilles dites " compoundées ", c'est-à-dire à des rubans qui se composent déjà de plusieurs couches de,la même matière ou de matières différentes, soit, par exemple, de clinquant métallique plaqué de papier, d'une combinaison d'une feuille en cel- luloqe hydratée avec une feuille en caoutchouc hydrochloré etc. C'est ainsi que les deux combinaisons se sont montrées indiquées particulièrement pour la fabrication, d'après le procédé de l'invention, des enveloppes de tubes destinées aux tubes en deux pièces en matière synthétique.
Dans le premier cas, on utilise de préférence une feuille timbrée avant le revêtement, c'est-àdire munie de cannelures, gaufrages etc. emboutis, parce que de telles feuilles montrent, dans les différentes opérations du procédé suivant l'invention, beaucoup moins de tendance à former des plis et des froissements disgracieux que des feuilles lisses et unies. Dans le second cas on obtient un tube transparent, et l'on a trouvé indiqué dans ce cas de préparer le revêtement que l'on pose sur la cellulose hydratée sous forme de vernis ou de feuille rapportée par laminage, en caoutchouc hydrochloré que l'on n'a hydrochloré que partiellement, par exemple jusqu'à 75 à 90 pour 100 (ce qui correspond à un accroissement du poids de 27 à 32,5 pour 100).
En effet, dans cette condition du dérivé de caoutchouc susmentionné, les couches du ruban 1 peuvent déjà glisser suffisamment les unes par rapport aux autres sans recevoir des fissures lor de la déformation nécessaire.
Lorsqu'on revêt les câbles (cf.fig.6) de rubana tissés que l'on peut éventuellement imprégner convenablement, leur susceptibilité de retrait dans le sens de la largeur peut être éventuellement assurée en utilisant pour la trame de ces rubans des fils en une matière qui se rétrécit à chaud, soit par exemple des filq en polymérisats d'ester vinylique qui ont été allongés à la température critique susmentionnée (dans ce cas environ 80 C) et saisi à l'état allongé.
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Method and device for the manufacture of pipes or tubular casings from tapes
To transform tapes into pipes or 'into tubular envelopes, it is possible either to wind these tapes in a helix' on 'a mandrel for the core to be coated (rod, cable etc.), or to pass them longitudinally through one or two successive rings?!., of decreasing diameter, and to fold them thus in an arc of a circle so that their lateral edges can be glued in a longitudinal seal.
This last process for'la. manufacture of'.pipes allows a particularly high speed of operation and. high throughput; Until now, however, it had the drawback that the .gluing could only be managed along a very narrow joint because the barda of the tape, once coated with glue, could no longer slide over each other. . '. over a larger area. This process therefore only allowed the manufacture of pipes or tubular casings intended for low mechanical loads where a narrow glued joint was sufficient for the requirements of practical use.
The invention eliminates this drawback of the so-called "longitudinal" process and makes it possible with surprising simplicity to obtain by this particular process.
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quickly stuck joints ''! of any width which may optionally extend even over a whole second layer and moreover, from the aorta which is obtained as well as deq pipes or tubular envelopes whose homogeneity and mechanical resistance are at least equivalent to that deq tubeq conqtruitq according to the old process of helical winding where the layers qe largely cover.
According to the invention, the starting point is ribbons which consist of a material which is not tacky at normal temperature but becomes tacky at a higher temperature (that is to say a material known as "hot tacky" ), or which are coated with such material. These strips are first longitudinally shaped into tubes in the cold state, in a manner known per se, the operation being carried out in such a way that the lateral edges of the strip already overlap over a wide sector which optionally comprises 360 and more Then, the pipe thus formed, which is freely bent, is subjected to radial extension, so that its layers are firmly overlapped, to be glued by heating.
According to this process, we start by folding the tape aec, so that we can superimpose the bordq as far as we want without being hampered by the masses of glue interposed ''! ; it is only after the end of this folding operation that the tape is made tacky by heating, to be at the same time clamped in layers under the influence of a radial extension.
The invention is illustrated by the accompanying drawing, given by way of non-limiting example. FIG. 1 is an overall sketch of a device which lends itself to carrying out the method according to the invention. The tape 1, which consists for example of acetyl cellulose (which becomes tacky at approximately 80 ° C.) or of hydrated cellulose with a hot tacky varnish such as, for example, shellac strongly mixed with a ramol - smoothing (tricresylphosphate), eqt taken on a roller 2 and passes through a series of gauges 3, 4 and 5 to finally pass through a tube 6 to the extension and gluing device 7.
Behind this device the pipe thus formed passes through a water-cooled tube 8 from which it emerges in the finished state, to be withdrawn by means of suitable transport members either gradually or continuously. Leq caliberq 3, 4.5 are shown in front view on a larger scale on the right of figure 1. They fold the tape 1 so that qeq borda gradually overlap, and that this tape finally takes inside of the tube 6 a shape that Figure 2 shows schematically in section quivant ab.
The extenqion and gluing device 6 can be produced in various ways. It is essential that the surface of the tape 1 inside the slide first becomes slightly tacky by preheating, so that the radial extension of the folded body results in a slight displacement of the superimposed layers in the direction. deq arrowq P1 and P2 (see fig. 2); Thus, these layers tighten together and get stuck in a way, to finally stick together under the effect of extension and heating which is then intensified.
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Figure 3 shows a section of a device which creates this condition. Inside a housing 7 is held by a tube 9, which can already be seen in FIG. 1, a domed mandrel 10 on which arrives the folded tape 1 in the direction of the arrow P. In addition the housing 7 contains a cylindrical electric heating element 11 which surrounds the strip 1 folded into a tube, and radiates the heat produced concentrically inwardly thereby heating the strip 1. The mandrel is preferably longitudinally grooved as shown in the drawing at 10.
This prevents the tape 1 folded into a tube from adhering to its surface; sometimes it is advisable to cool the mandrel with fresh air which is introduced through the support tube 9 into its interior and which can optionally be left; exit through small orifices 12, 13, 14 in the hollows of the grooves. In this case the heat radiated by the heating element 11 practically heats the tape 1 and glues it continuously into a homogeneous tube.
Fig. 4 shows a particularly favorable arrangement of the mandrel used for extension, where the passive resistances due to the friction of the mandrel are reduced to a minimum. The surface of this mandrel is covered with endless tape 15 which can slide longitudinally relative to the fixed casing and enter through the interior of the mandrel; these ribbons can be made from textile materials of suitable strength (canvas, silk, etc.).
In order to facilitate the introduction and replacement of these tapes, the mandrel itself consists of a central part 16 and two closing parts 17,18 which form with the central part slots 19,20 and 19a, 20a respectively offset from each other, slots through which the bands 15, 15a are brought inside the mandrel. The mandrel shown in the drawing is convex on either side, namely, at the front to stretch the tape 1, which is bent into a pipe and arrives in the direction of the arrow P, in a radial direction in the manner that was described initially, and at the rear to facilitate release of the tapes 15 from the interior surface of the formed pipe.
When it is not a question of giving the pipe in formation a very precisely prescribed internal diameter, one can use, instead of a fixed core, a pneumatic buffer for the extension. Such an arrangement is shown in Figure 5. In the housing 7 are, in addition to the radiating element 11, an inlet gauge 21 and a slightly wider outlet gauge 22. It is introduced through the tube 9 of l air which is preferably preheated and which leaves through the orifices 23, 24. On the tube 9 are mounted, before and after the actual heating zone xy, two times three circular discs 25,26,27 and 28,29, 30, the diameter of which is only a few tenths of a millimeter less than the internal diameter of the pipe formed by the strip 1 folded into a tubular shape.
These discs therefore form in front of and behind the x-y heating zone a double "lock". These sluices restrict the air flow on either side so strongly that a great overpressure occurs between the discs 27 and 28, which produces, in the manner which has just been described, a surface bonding.
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While the tubular parts which are produced in accordance with the invention are not to be formed as self-supporting pipes but as tubular envelopes which rest firmly on a solid core such as, for example, a cable, the pipe cannot be stretched during heating and gluing by an * enlargement of its internal diameter. In this case it is advisable to produce during gluing a shrinkage of the tape from which the pipe is manufactured; this shrinkage then produces a uniform displacement of the different superimposed layers and, consequently, a regular tightening of these layers, as has been described above with reference to FIG. 2.
Such shrinkage can be achieved in a variety of materials, such as, for example, acetyl cellulose and hydrated cellulose, by first absorbing a certain amount of moisture in the tape, for example by means of rewinding in which the tape is removed. an atmosphere saturated with water vapor), which produces a certain elongation of the material. When this material then arrives for bonding in the x-y heating zone, it loses this moisture content and shrinks. This narrowing then produces an extension which must be considered as a geometric reversal which corresponds to the extension by widening which has been described with reference to FIGS. 2 to 9, and which has the effect of firmly clamping the tube in formation. qur the chuck.
Figure 6 shows the layout to be used in this case. The cable 31, which arrives in the direction of the tube 9 shown in FIG. 1, is surrounded by the tape 1 which is folded like a pipe around this cable as a core. Inside the housing 7, the cable 31 passes with the tape 1 which surrounds it and is treated in the manner indicated through the electric heating element 11.
Thus the tape 1 becomes hot tacky and also undergoes a shrinkage by which its layers, which have become sticky, tighten strongly on the surface of the cable 31. After the housing 7 the cable runs with its tubular casing, which now covers it firmly. the surface, the cooling tube 8 from which it is withdrawn continuously by means of rubber rollers 32, 33.
When producing the shrinkage of the tape 1 inside the x-y heating zone in the manner described by dehydration, it is advisable to provide the subsequently formed tube with a varnish which prevents further absorption of moisture. However, in many cases it is also possible to produce the desired shrinkage in a manner other than that described of removing an existing condition of inflation.
Thus, celluloid and certain vinyl synthetic resins, in particular vinyl ester polymers, have the property of shrinking almost to their initial dimensions when they are extended at a certain temperature which is most often close to from 80 to 100 C, to then cool them by searing, and when they are reheated after some time to the same temperature.
When it is desired to use this property for the preqente invention, one starts with a tape 1 which, preferably, has already been stretched in the width direction before winding on the roll 2 at the corresponding critical temperature that the tape. one can empirically determine for each material, and then entered.
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When such a tape is passed through a device according to Figure 1, and the extension and gluing device 7 is arranged in accordance with Figure 6, this tape securely surrounds the -surface of the cable 31 forming an envelope tubular.
The last extension method which is based on a phenomenon of thermal shrinkage can obviously also be combined with the method previously described which consists in tensioning the pipe in formation by radial extension, by causing a ribbon to arrive on a convex mandrel which narrows under the effect of a warm-up. It is true that in this case it is necessary to adapt the dimensions of the mandrel to the withdrawal which will occur.
The method of the invention can obviously apply to so-called "compounded" sheets, that is to say to tapes which already consist of several layers of the same material or of different materials, ie, for example , foil clad metallic foil, a combination of hydrated celluloqe sheet with hydrochlorinated rubber sheet etc. Thus, the two combinations have been shown to be particularly suitable for the manufacture, according to the process of the invention, of tube envelopes intended for tubes in two pieces of synthetic material.
In the first case, a stamped sheet is preferably used before coating, that is to say provided with grooves, embossing etc. stamped, because such sheets show, in the various operations of the process according to the invention, much less tendency to form unsightly folds and creases than smooth and plain sheets. In the second case, a transparent tube is obtained, and it has been found advisable in this case to prepare the coating which is placed on the hydrated cellulose in the form of a varnish or of a sheet added by lamination, in hydrochlorinated rubber that the only partially hydrochlorinated, for example up to 75 to 90 percent (which corresponds to an increase in weight of 27 to 32.5 percent).
In fact, in this condition of the aforementioned rubber derivative, the layers of the tape 1 can already slide sufficiently with respect to each other without receiving cracks during the necessary deformation.
When the cables (see fig. 6) are coated with woven tape which can optionally be suitably impregnated, their susceptibility to shrinkage in the width direction can possibly be ensured by using for the weft of these tapes a material which shrinks when hot, for example films of vinyl ester polymerizates which have been stretched to the aforementioned critical temperature (in this case about 80 ° C) and grasped in the stretched state.