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PROCEDE DE FABRICATION-AUTOMATIQUE ET CONTINUE DE TUBES STRATIFIES DE
LONGUEUR INDEFINIE.
On fabrique couramment des tubes à base de résines syntpétiques, dits stratifiés, c'est-à-dire composés d'une armature en fils, fibres ou tissus d'un genre quelconque, imprégnés d'une résine synthétique polymérisables par un moyen quelconque.
Ces tubes sont toujours d'une longueur déterminée, due au fait qu'ils sont établis par application et imprégnation de fils, fibres ou tissus, autour d'un mandrin dont ils ne peuvent dépasser la longueur. D'autre part la résine'' est souvent mal répartie, l'imprégnation défectueuse du fait de la non élimination de l'air demeurant dans les mailles des tissus.
Enfin les opérations;de chauffage;- de séchage du tube et d'extraction du mandrin entraînent des complications diverses et exigent une main-d'oeuvre importante.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication automatique et continue de tubes stratifiés de longueur indéfinie consistant à préparer la couche de base d'un tel tube par apposition sur la partie antérieure d'un mandrin creux d'une armature fibreuse, à entraîner le long du mandrin et au fur et à mesure de sa formation l'armature fibreuse par un dispositif d'entraînement approprié, à procéder dans une série de chambres étanches traversées successivement par la dite armature fibreuse à une imprégnation à froid et sous vide partiel de l'armature par une résinè thermodurcissable et polymérisable à basse pression, et à la'polymérisation de cette résine, à utiliser ensuite la couche de base comme second mandrin pour l'apposition éventuelle des autres couches suivant le même processus qui vient d'être défini
Dans l'esprit de l'invention,
l'armature peut être composée
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de fibres quelconques naturelles ou artificielles en fils, nappes, rubans ou autres, combines ou non avec des matelas ou mèches d'un genre et d'une nature quelconques, est tissée, apposée ou enroulée de façon continue,, au fur et à mesure de la fabrication du tube, sur un mandrin de forme et de matière quelconques, suivant les procédés ordinaires d'apposition, de tissa- ge et d'enroulage tubulaires quelconques.
Cette armature comporte, le plus généralement, certains fibres orientées parallèlement à l'axe du tube,
Cette armature fibreuse peut être également obtenue par enroulement spiralé ou longitudinal sur le mandrin d'un ou plusieurs rubans stratifiés souples, les soudures nécessaires pour assurer la tenue et l'étan- chéité du tube étant exécutées au moyen d'une résine à polymérisation rapide.
Sous l'effet de divers galets, rouleaux, courroies ou au- tres dispositifs assurant son entraînement continu et répartis à divers sta- des de la fabrication du tube, cette armature est conduite dans une chambre d'imprégnation où elle s'imprègne à froid de résine, de préférence sous un vide relatif-.-
Sous le même effet de déplacement continu, cette armature une fois imprégnée passe dans une chambre de polymérisation où elle est main- tenue à une température et dans une atmosphère assurant sa polymérisation à froid ou à chaud.
Suivant une disposition complémentaire de l'invention, et dans le but de réduire le temps de polymérisation et d'éviter une imprégna- tion excessive d'une couche en résine, on peut intercaler entre la phase d'im- prégnation et la phase de polymérisation une phase d'accélération de la po- lymérisation suivie d'une phase de frettage temporaire ou définitif qui ex- prime l'excès de résine.
A la sortie de la chambre de polymérisation, le tube mainte- nant constitué est refroidi, s'il y a lieu, et extrait de l'appareil de fa- brication par d'autres dispositifs quelconques d'entraînement.
Ce premier tube peut être ainsi utilisé, mais il peut consti- tuer aussi la première couche ou couche de base de la fabrication d'un tube pour lequel il sert d'ame support, la ou les autres couches successives étant rapportées, imprégnées et polymérisées dans les mêmes conditions.
Ainsi que cela a été dit précédemment, l'armature d'un tel tube peut être réalisée à partir de rubans stratifiés ; l'esprit de l'invention, on doit entendre par l'expression "ruban stratifié" un ruban en tissu de contexture quelconque à partir de fibres d'origine animale, vé- gétale ou minérale, naturelle ou synthétique, ce ruban étant imprégné préa- lablement à son utilisation par une résine qui est ensuite soumise au durcis- sement. Cette résine sera en général dans le cas de l'invention une résina thermodurcissable et polymérisable.
La souplesse du ruban stratifié est réglée par son épaisseur, sa contexture, la nature de la résine, le degré d'imprégnation, le degré de polymérisation, etc....
La fabrication au moyen d'un tel ruban du premier tube qui peut ensuite servir d'âme support à un tube en plusieurs couches est exécu- table de diverses manières.
On peut par exemple enrouler sur le mandrin creux au moins deux couches de ruban stratifié en spires jointives, les deux enroulements étant décalés l'un par rapport à l'autre de la demi-largeur du ruban. Ces deux couches sont soudées l'une à l'autre par de la résine à polymérisation rapide, telle qu'un polyester, qui est appliquée sur les deux faces en con- tact au fur et à mesure de l'enroulement; la pression nécessaire à la solida- risation des couches est obtenue par une tension suffisante donnée au ruban stratifié formant la couche extérieure.
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On peut aussi dérouler longitudinalement au mandrin un ruban stratifié qui est tendu et mis en forme autour de ce mandrin, la lar- geur du ruban étant telle que ses bords viennent se recouvrir en ;un joint- longitudinal au mandrin. Les bords face à face du ruban sont au préalable enduits d'une résine à polymérisation rapide (polyester par exemple), de sorte que la soudure des bords peut être obtenue au moyen de galets presseurs.
On peut encore en variante de ce dernier procédé utiliser un ruban stratifié à pose longitudinale à bords jointifs, mais en utilisait au moins deux couches d'un tel ruban avec joints décalés l'un par rapport à l'autre; les faces en contact des deux rubans sont ensuites de la résine, telle qu'un polyester, et la soudure entre les faces est également obtenue par des galets presseurs.
On peut finalement après pose longitudinale au mandrin d'un premier ruban stratifié à bords en recouvrement recouvrir celui-ci d'un enrou- lement spiralé d'un second ruban stratifié à spires jointives; les faces des rubans en contact sont aussi enduites d'une résine genre polyester pour assurer la soudure soit par tension suffisante du ruban spiralé, soit au moyen de galets presseurs.
Au cours de cette opération de fabrication du premier tube, on peut améliorer le degré de souplesse, des rubans et augmenter la vitesse de soudure des faces par réchauffement des rubans stratifiés, par exemple par passage sur la surface chaude d'un rouleau.
L'objet essentiel de l'invention est le procédé dont les différentes particularités nouvelles viennent d'être exposées; cet objet comporte aussi certaines particularités constructives de l'installation nécessaire pour la mise en oeuvre d'un tel procédé.
Celles-ci apparaîtront au cours de la description qui suit et relative à quelques modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et se référant au dessin ci-annexé qui représente schématiquement les moyens d'équipement d'installation pour l'utilisation pratique de l'invention.
Sur ce dessin,
La figure 1 est une vue d'ensemble en coupe longitudinale d'une installation schématique complète de fabrication d'un tube à une armature fibreuse,
La figure 2 est une vue modifiée de cette installation pour la fabrication d'un tube à deux armatures fibreuses,
Les figures 3, 4 et 5 sont des variantes et des détails de certaines parties de ces installations.
Comme représenté par la figure (1) autour d'un mandrin, métallique ou autre, rempli de résine, qui lui est injectée par une tuyauterie 2, est disposé un système de tissage et d'enroulage d'un genre connu quelconque, composé de diverses bobines telles que 3, dessinées en pointillé, animées des mouvements nécessaires pour tisser et appliquer autour du mandrin; 1 une armature 4.
Ce dispositif classique de tissage tubulaire permet le tissage d'une armature qui pourra être composée, non seulement de fibres telles que 5 d'un genre quelconque portées par les bobines 3 et ce sous forme de tissus, tissés et superposés à volonté, mais également de tels tissus combinés avec des matelas de fibres ou mèches d'un genre quelconque, ces fils, matelas ou mèches pouvant être établis en toutes matières naturelles ou artificielles, telles que coton, verre, amiante ou "nylon" par exemple, ou mêmes métalliqueso Le matelas ou mèches peuvent même à eux seuls constituer toute l'armature.,
Immédiatement après la formation de l'armature 4, celle-ci se trouve happée par un dispositif de serrage et d'entraînement 6 pouvant être constitué par des bobines ou rouleaux,
liés mécaniquement et commandés
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par un dispositif d'entraînement 7. Ces bobines ou rouleaux serrent l'arma- ture 4 contre le mandrin 1 et lui imposent par leur rotation un mouvement d'avancement.,
Ce déplacement entraîne l'armature 4 dans la chambre d'im- prégnation 8. Cette chambre étanche, de forme quelconque, entoure complète- ' ment le mandrin et l'armature. Une tubulure 9 permet d'y réaliser, s'il y a lieu, le vide nécessaire.
A l'entrée comme à la sortie de la chambre d'imprégnation 8 on aperçoit les joints toriques 10 et 11 qui forment une des caractéristiques de la présente invention.
Ces joints sont constitués par une chambre à air de di- mension appropriée venant enserrer l'armature 4 et la comprimer contre le mandrin 1 et ce, avec la force désirée suivant la pression donnée dans l'intérieur de la chambre à air, par les tubulures de gonflage 12 et 13.
Ces chambres à air sont logées dans des logements 14 et 15 faisant partie intégrante de la chambre d'imprégnation et affectant généralement sur leur pourtour une forme de store.
Dans la chambre d'imprégnation 8 et sur une certaine hauteur, le mandrin 1 est percé d'orifices 16 qui laissent d'autant mieux échapper vers l'extérieur la résine qui remplit le vide intérieur du mandrin l qu'au- dessus de ce niveau une cloison 17 vient fermer à cette hauteur le vide inté- rieur du mandrin et que la résine qui le remplit et est injectée par la tubulure 2 ne peut avoir accès plus loin.
A peu près au même niveau dans la chambre d'imprégnation 8, l'armature 4 est entourée extérieurement par un dispositif tel que 18 en forme de couronne perforée ou autre, qui vient projeter sur l'extérieur du tube de la résine injectée par la tubulure 190
Ainsi l'armature 4 se trouve-telle imprégnée de résine par l'intérieur et l'extérieur, et ce d'autant mieux que le vide relatif maintenu généralement dans la chambre 8 permet l'extraction et l'élimination de l'air entraîné dans cette chambre par l'armature elle-même ou par la résina .
Des tubulures de trop plein 20 et de vidange 21 assurent un niveau constant de la résine dans la chambre d'imprégnation et son évacua- tion s'il y a lieu.
Immédiatement au-dessus du niveau où se pratique l'imprégna- tion de l'armature, l'intérieur creux du mandrin 1 est occupé par une chambre de refroidissement 22 où des canalisations d'amenées et de départ 23 et 24 d'un fluide refroidissant entretiennent une température assez basse pour éviter toute polymérisation prématurée de la résine.
Poursuivant son mouvement, l'armature maintenant i m prégnée franchit le joint torique 11 qui sépare la chambre d'imprégnation 8 de la chambre de polymérisation 25.
A partir du niveau du joint 11, le mandrin peut être plein comme représenté sur le dessin et affecter toutes formes utiles.
Il peut également être muni d'éléments chauffants que l'on préfère, en général disposer s'il y a lieu à l'extérieur et en couronne autour du tube, comme figuré en 26. On aperçoit aussi les tubulures 27 et 28 d'arrivée et de départ d'un fluide quelconque, destiné, s'il y a lieu, à rem- plir la chambre 25 pour-faciliter la polymérisation et à y maintenir la tem- pérature désirée en vue de la polymérisation de la résine incorporée au tube.
Dans certains autres modes de réalisation, on préférera tou- jours à partir du niveau du joint 11 conserver au mandrin sa disposition intérieure creuse et alimenter la nouvelle chambre étanche ainsi constituée dans son sein, avec un fluide injecté dans cette chambre par une tuyauterie analogue à l'une des tuyauteries 23 ou 24 et traversant le mandrin depuis son pied. Le fluide ainsi injecté sortira, de la chambre intérieure du mandrin, par des orifices percés soit sur toute la longueur de cette partie du
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mandrin, soit vers ou à son extrémité seulement et viendra remplir le tube fabriqué dès que celui-ci quittera le mandrin. On pourra ainsi maintenir dans le tube nouvellement formé, si on le désire, une certaine pression et/ou une température déterminée .
Le fluide ainsi injecté séliminera naturelle- '. ment par l'extrémité libre du tube en cours de fabrication.
A la sortie de la chambre de polymérisation, le tube mainte- nant constitué traverse un dernier joint torique-29 avant d'aborder l'air extérieur et de recevoir, s'il y a lieu, un dernier séchage et refroidissement au passage à l'intérieur d'un collier soufflant 30.
Immédiatement après cette dernière opération, le tube est saisi par un dispositif principal d'entraînement 31 qui peut être constitué par des poulies, roues, courroies ou autres dispositifs quelconques; c'est ce dispositif principal d'entraînement continu 31 qui assure la progression -constante du tube au travers des diverses phases de sa fabrication, et ce, depuis l'origine du tissage de l'armature aidé au début par le dispositif 6.
A la sortie du dispositif 31, le tube est, suivant sa sou- plesse et l'usage auquel on le destine, stocké en pièces droites ou enroulé sur bobines. On notera que le tube ainsi établi peut fort bien passer à nou- veau dans un dispositif identique en tout ou partie au dispositif précédem- ment décrit, c'est-à-dire recevoir sur sa face externe une armature protec- trice tissée ou apposée de façon quelconque imprégnée de résine et poltnéri- sée, s'il y a lieu.
Dans une telle opération, l'emploi d'un mandrin central sera inutile.
La figure (2) est d'ailleurs une vue d'ensemble d'une ins- tallation modifiée pour la confection d'un tube à deux armatures fibreuses.
Come représenté sur cette figure, les mêmes chiffres de référence que sur la figure (1) désignent les mêmes organes que précédemment.
En outre, la première armature fibreuse est obtenue par enroulement de deux épaisseurs de ruban stratifié souple en spires jointives, les deux enroulements étant décalés l'un par rapport à l'autre d'environ la demi-largeur du ruban ; 32 et 33 sont les deux bobines ou pots d'approvisionnement en ruban stratifié et 36 désigne le plateau rotatif sur lequel sont montées les deux bobines 32 et 33 pour assurer le rubanage spiralé; 37 et 38 sont deux dispositifs montés sur ce même plateau pour assurer l'imprégnation en résine des rubans en vue de leur collage.
La pression nécessaire à la solidarisation des deux épaisseurs est obtenue par une tension suffisante donnée-au ruban stratifié formant l'épaisseur extérieure; complémentairement, on peut utiliser comme représenté des rouleaux de pression 34 et 35 pour comprimer l'un sur l'autre les rubans.
Les rouleaux 34 travaillent dans le sens longitudinal, et sont montés sur des axes 34' de manière à être entraînés par le plateau 36 ; rouleaux 35 tra- vaillent dans le sens transversal.
Ces rouleaux ou certains de ces rouleaux peuvent être chauffés pour assouplir les rubans et, par un début de polymérisation de"l'adhé- sif, donner une bonne tenue à la première armature fibreuse.
Sur celle-ci est apposée une seconde armature fibreuse 4 avec le même équipement que celui décrit à la figure 1;, l'imprégnation de cette seconde armature se fait aussi dans la chambre 8 mais avec une légère variante de réalisation : l'imprégnation interne est accomplie en partie par la pression exercée par le tissage sur la première armature riche en résine, et est complétée par l'imprégnation externe réalisée dans la chambre 8.
Les orifices 16 ne sont plus utilisables pour l'imprégnation de cette seconde armature, mais la première formant ame support en raison de sa structure et de l'opération de soudure a tendance à adhérer au mandrin ; favoriser la progression de ce tube par l'équipement d'entraînement (31, 6 et 7), on utilise les orifices 16 et leur canalisation d'alimentation pour distribuer un lubrifiant ou un agent de démoulage entre le dit tube et la surface exté-
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rieure du mandrin 1.
Il a été aussi incorporé sur-,la figure (2) une chambre 39 dite "chambre d'accélération" de la polymérisation ; est une tuyauterie permettant de régler le vide ou la pression régnant dans cette chambrg, en même temps que la circulation du produit accélérateur sous'forme de suspension ou brouillard. 41 est la rampe d'admission du brouillard formé à l'extérieur de la chambre 39 ou créé par atomisation à la sortie de la rampe.
42 est une canalisation utilisable comme purge ou comme amenée supplémentaire du brouillard accélérateur. Le produit accélérateur qui se dépose ainsi en quantité dosée sur la couche extérieure de résine permet d'avoir un rapide commencement de polymérisation de celle-ci.
A cette opération succède le frettage du tube par la bobine ou pot 43 munie d'un dispositif de tension du ruban fretteur ; bobine 43 est entraînée par un plateau rotatif 44 centré sur l'axe général de l'installation..
Le premier but du frettage est d'exprimer l'excès de résine dont est imprégné le tube ; pouréliminer cet excès, on procède conformément à l'invention au frettage du tube immédiatement avant la polymérisation.
Ce frettage consiste à enrouler sous une tension définie et en spires join- tives une bande ou des fils non imprégnés ; cefrettage exprime l'excès de résine qui en partie imprègne la frette et en partie s'écoule dans la chambre ou espace de frettage où elle peut être recueillie.
Cette frette peut être un ruban de tissu de verre ou une nappe de fils parallèles de verre qui assure un beau fini de fabrication au tube ; cette frette peut être de toute autre nature et d'une manière générale elle sera en une matière adhérente ou non adhérente à la résine genre polyester. Elle sera non adhérente si sa pose ne doitêtre que provisoire et si son rôle se limite à l'élimination de l'excédent de résine; elle sera adhérente si sa pose doit être définitive.
Dans le cas d'ube frette provisoire, on pourra utiliser un ruban de cellophane, un film d'alcool polyvinylique ou un feuillard métallique qui sera déroulé à la sortie de la chambre de polymérisation.
On peut profiter de l'utilisation d'une bande métallique souple et mince pour produire la polymérisation de la résine par chauffage du tube au moyen d'un courant électrique circulant dans la frette et amené par des trotteurs convenablement placés.
Une telle mesure permet alors de supprimer la chambre de polymérisation ou tout au moins de renforcer l'action de celle-ci.
Un frettage provisoire peut être superposé à un frettage définitif, par exemple si l'on veut favoriser la polymérisation par chauffage électrique.
Sur la figure (2), on a supposé qu'il s'agissait d'un frettage permanent, par exemple avec un ruban de soie de verre. Tout le reste de l'installation est équipé et se comporte comme cela a été exposé à propos de la figure (1).
La figure (3) est une variante de détail montrant comment on peut réaliser une armature fibreuse avecnun ruban stratifié à pose long.- tudinale au mandrin 1 et à bords jointifs : 46 est une bobine d'alimentation en ruban stratifié et 45 est le dispositif d'imprégnation du ruban en résine adhésive. 47 et 48 sont des rouleaux presseurs du ruban sur le mandrin et assurant le collage du joint. Un second ruban est,apposé dans les mêmes conditions sur le''premier asc joint longitudinal décalé de 180 par rapport au premier; 50 est la bobine d'approvisionnement, 49 le rouleau d'imprégnation et 51 les rouleaux presseurs.
La figure (4) est une variante de la figure (3) dans laquelle la seconde épaisseur de ruban stratifié est un enroulement spiralée à spires jointives. Sur cette figure;- 53 est' la bobine d'approvisionnement du premier ruban à pose longitudinale, 52 est le dispositif d'imprégnation, 54 et'55
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sont les rouleaux presseurs; de préférence ce premier ruban est posé avec joint à recouvrement.. 56 est la bobine.de ruban stratifié pour enrou- lement spiralé, 57 est le dispositif d'imprégnation, 59,les rouleaux pres- seurs et 58 est le plateau rotatif qui entraîne cet équipage.
Finalement, la figure (5) est une vue d'un joint élastique torique utilisable pour assurer l'étanchéité des chambres.au passage d'un tube en cours de fabrication. Ce joint est un simple tube 60 en caoutchouc par exemple et à section circulaire ou ovale; ce tube est fermé à une extré'- mité par une calotte sphérique 61 et on forme le joint en courbant le tube sur lui-même en forme de tore et en faisant pénétrer la calotte mâle 61 dans l'extrémité femelle du tube. Le joint est muni d'une valve 62 pour son gonfle- ment dans le logement prévu à l'entrée ou à la sortie d'une chambre'.
REVENDICATIONS.
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1) Procédé de fabrication,automatique et continue de tubes stratifiés de longueur indéfinie consistant à préparer la couche de base d'un tel tube par apposition sur la partie antérieure d'un mandrin creux d'une armature fibreuse, à entraîner le long du mandrin et au fur et à mesure de sa formation l'armature fibreuse par un dispositif d'entraînement approprié, à procédér dans une série de chambres étanches traversées successivement par la dite armature fibreuse à une imprégnation à froid et sous vide partiel de l'armature par une résine thermodurcissable et polymérisable à basse pres- sion, et à la polymérisation de cette résine, à utiliser ensuite la couche de base, comme second mandrin, pour l'apposition éventuelle des autres cou- ches suivant le même processus qui vient d'être défini.