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MONTECATINI Società Generale per l'Indus tria Mineraria e Chimica, résidant à
MILAN (Italie) PROCEDE ET MACHINE POUR LA PRODUCTION CONTINUE DE FEUILLES ONDULEES EN
MATIERE PLASTIQUE.
La présente invention se réfère à un procédé continu pour la fabrication de feuilles ondulées en matière plastique renforcée, parti- culièrement en polyester-fibre de verre.
L'invention concerne en outre une machine pour la réalisation de ce procédé, laquelle fonctionne moyennant la superposition de deux ban- des continues à chaîne de rouleaux qui sont placés à une distance égale au pas des 'ondulations.
Il est connu que l'emploi de résines polyestères pures, c'est- à-dire sans remplissage de renfort, ne présente qu'un intérêt très limitée Leur fragilité ne permet pas, généralement, la fabrication d'objets ayant des dimensions considérables. Les feuilles, particulièrement en résines polyestères sous forme de plastiques renforcés, trouvent au nontraire de nombreuses applications..
Ces résines, associées à différents tissus, tels que le coton, la laine, la soie et même le papier, mais particulier rement le feutre de verre ou "mat" (terme qui sera utilisé par la suite pour désigner un support en fibre de verre, et qui est d'un usage général chez les techniciens s'occupant de la fabrication de panneaux renforcés en résine polyester), donnent des objets doués d'une résistance mécani- que fort élevée, due surtout au type particulier de remplissage qui sert de support, c'est-à-dire le verre.
La nature des résines polyestères est telle qu'elles peuvent être complètement polymérisées au moyen d'une très faible application de chaleur et de pression,ce qui permet de mouler, avec des machines simples ayant un poids limité, des objets de quelque dimension que ce soit et doués d'une résistance extraordinaire. En effet, les propriétés physico- mécaniques des feuilles en polyester renforcé avec de la fibre de verre sont supérieures à celles de l'acier, sur la base du rapport résistance-
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poids. Ces feuilles sont caractérisées en outre par leur légèreté remar- quable et leur résistance à l'humidité et aux solvants, et elles peuvent rivaliser avantageusement avec les métaux légers.
Quelques objets, parmi lesquels les feuilles planes à base de tissu de verre et de résine polyestère, sont fabriqués au moyen de machines continues qui se trouvent déjà en commerce. Dans ce cas, l'imbibition est effectuée exclusivement par immersion continue du support dans la résine.
Les bandes en verre imprégnées de résine sont ensuite prépo- lymérisées afin d'éviter que la résine trop fluide ne s'échappe du sup- port; après cela elles passent dans la chambre de polymérisation réelle, où au moyen de chaleur et de pression modérée, on parvient au durcissement complet. La production continue de feuilles planes ne présente pas géné- ralement de difficultés considérables.
Au contraire; l'ondulation de plastiques renforcés, notamment s'ils sont.armés en tissu de verre, est de réalisation difficile, du fait qu'il y a de nombreuses difficultés à surmonter. On a constaté que l'ap- plication de tissu de verre sur des surfaces courbes, bien qu'ayant des rayons de courbure moyens, n'est pas aisée : les tissus en fibre de verre ne s'allongent pas suffisamment (contrairement à ce qui arrive avec les toiles de coton et d'autres fibres organiques) pour s'adapter à des for- mes même modérément courbes, cela à cause surtout de la stabilité de dimension du verre.
A cette difficulté s'ajoute le problème que le résine doit se durcir pendant le séjour du plastique renforcé dans le moule continu de la machine.
Dans la fabrication de feuilles ondulées en matière plasti- que, on a aussi proposé des machines à rouleaux cannelés, dans le sens de la longueur, entre lesquels passe la matière plastique qui acquiert ainsi l'ondulation. Cependant, ces machines sont compliquées, et leur fabrication est coûteuse. La.présente invention a pour objet principal un procédé économique pour la fabrication continue de feuilles ondulées en matière plastique renforcée, et une machine, caractérisée par la sim- plicité de la conception et de la fabrication, pour réaliser ledit pro - cédé.
La présente invention a égalementpour objet la fabrication d'un moule continu particulier, tel qu'il ne produise pas de sollicita- tions de traction inopportunes dans le plastique renforcé en polyester- fibre de verre, et qu'il puisse renfermer une surface considérable de la feuille à onduler pendant le temps requis par le durcissement de la résina.
L'invention précoit en outre qu'une partie des éléments cons- tituant le moule continu est dotée d'une certaine indépendance de mouve- ment, de façon à s'adapter à l'autre pour corriger les: imperfections é- ventuelles du plastique à onduler, et que'l'autre partie des éléments est munie de dispositifs permettant d'éliminer la possibilité d'erreurs dues à des imperfections dans les chaînes du moule.
Enfin,un autre objet de l'invention consiste en un procédé pour l'imprégnation du support lorsqu'au lieu de tissus on emploie, com- me renfort, du feutre de verre.
L'invention est décrite ci-après avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
Figure 1 illustre schématiquement la réalisation du procédé d'imprégnation connu lorsque le support est en tissu (coton, laine, etc...
Figure 2 illustre schématiquement une réalisation du procédé d'imprégnation lorsque le support est en verre (mat);
Figure 3 illustre une autre variante du système d'imprégnation du mat ou des mats;
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Figure 4 est une section parallèle à la direction d'avance- ment de la feuille suivant l'invention : elle illustre les parties les plus importantes de la machine et représente schématiquement les phases opératives de la récupération du séparateur, de la coupe de la feuille ondulée et de l'enroulement de la feuille en bobine;
Figure 5 est une section verticale le long de l'axa A-A de la figure 4 de l'une des deux extrémités de deux rouleaux du moule continu, avec le dis- positif d'entretoisement, suivant l'invention.
La fabrication continue des feuilles ondulées en polyester- fibre de verre et tissus pourrait être divisée en trois phases princi- pales ; a) imprégnation du support; b) polymérisation de la feuille; c) récupération du séparateur, coupe des bords et enroulement de la feuille finie en bobine.
La description qui suit donne une manière satisfaisante de réaliser l'invention, mais elle ne la limite aucunement. a) Imprégnation du support.
Dans la première phase, l'imprégnation du support est réalisée dê différentes fagons, selon que le renfort est en tissu ou en feutre de verre (mat). Dans le premier cas, le support peut être soumis sans inconvénients à des sollicitations considérables et par conséquent l'im- prégnation peut être réalisée suivant la méthode connue, c'est-à-dire en faisant passer le tissu à travers un ou plusieurs bassins pleins de résine (fig. 1). Le tissu imprégné sort des bassins 2, 2', passe entre deux rouleaux presseurs 3,3' qui complètent l'imprégnation, et est dirigé vers le moule continu qui l'attire et où, en même temps, ont lieu la for- mation, la polymérisation et le durcissement.
L'emploi de feutre de verre (mat) requiert une autre techni- que d'imprégnation, puisqu'on ne peut pas compter sur la résistance du mat imprégné pendant son passage à travers les bassins de résine. Sui- vant la présente invention, on a pu surmonter complètement cette difficul- té, en dirigeant le support (mat) directement entre les deux rouleaux 3,3' sans passer par les bassins d'imprégnation, et en distribuant au contrai- re la résine sur le support au moyen d'air comprimé.
Dans la fig. 2 le mat se déroule d'un rouleau 1 freiné de manière qu'il garde une légère tension, et il passe directement entre les deux rouleaux gommés 3 et 3' sur lesquels la résine qui sort du ré- servoir 2 est convoyée au moyen d'air comprimé. L'alimentation de la résine est réglée de manière que devant la ligne de contact 5, où le mat est pris entre les rouleaux 3 et 3', se formant et subsistent deux cor- dons de résine ayant une largeur à peu près constante (de 1 à 2 cm.); l'excès de résine est recueilli dans un bassin 6 et utilisé à nouveau.
L'action des rouleaux suffit à effectuer pendant la courte période de contact avec la bande, l'imprégnation complète du feutre de verre et l'expulsion de l'air. Dans le même temps où la résine arrive sur les rouleaux 3 et 3',des deux rouleaux freinés 4 et 4' se déroulent deux feuilles d'une matière flexible, non poreuse, non adhésive, résistante à la température de la chambre de polymérisation etc. (par ex. cellophane), chacune desquelles passe sur un des deux rouleaux 3 et 3' de façon qu'el- les prennent entre elles le tissu imprégné.
Le cellophane a la tâche indis- pensable de séparer la résine encore liquide, soit du contact avec les différentes parties de la machine, soit de celui de l'air, qui en entra- verait la polymérisation superficielle, en outre, comme on le verra plus loin, il constitue le moule où la résine polymérise, et aussi le moyen qui communique aux feuilles une certaine pression. Le travail des rou- leaux 3 et 3' est le plus délicat et le plus important pour la réussite du produit.
En effet, ils ne servent pas seulement à réunir le mat im-
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prégné avec deux feuilles de cellophane, mais ils exercent aussi une ac- tion de pressage qui a une importance fondamentale, faisant en sorte que la résine pénètre dans tous les interstices des fibres de verre (ou pro- fondément dans le tissu, si on emploie celui-ci comme support) et en chasse complétement l'air. Dans ce but les deux rouleaux gommés 3 et 3' sont pressés l'un contre l'autre par deux vis munies de petits volants gradués (non illustrés dans la figure) de façon à pouvoir exercer une pression uniforme et contrôlable.
Il a été constaté qu'on ne peut pas garder les rouleaux séparés l'un de l'autre par une distance égale à l'é- paisseur désirée de la feuille; il faut donner un pressage, qui dépend de-la nature et de l'épaisseur du support en verre, tel que la feuille sorte des rouleaux exempte d'air.
L'épaisseur de la feuille et le rapport support-résine ne peuvent donc varier librement ; ils sont en rapport avec la nature du support. Une épaisseur excessive, et par conséquent un pourcentage de résine trop élevé, provoquent un pressage insuffisant et permettent par conséquent la présence d'air. Une épaisseur trop limitée avec un pour- centage élevé de support n'offre pas assez de résine pour maintenir l'adhérence-du cellophane et donnera lieu par conséquent à des infiltra- tions d'air dans la feuille après la sortie des rouleaux 3 et 3'..Avec un support formé par exemple par un tissu en verre du poids de 500 gr./ mètre, carré on obtient une feuille ayant une épaisseur d'a,peu près 1,2 mmo et un poids de kg. 1,5 par mètre carré de feuille ondulée et con- tenant près de 75% de résine.
Si on désire une épaisseur plus forte, il faut employer un tissu ou un mat plus lourd, de manière que le rapport résine support reste toujours près de 3: 1. Le cellophane doit être plus large que le tissu employé, toutefois, afin que la résine ne s'éten- de au-delà de la largeur du tissu (ou du mat), deux limiteurs (non illus- trés dans la figure) formés par deux plaques d'aluminium modelées suivant la courbure des rouleaux 3 et 3' sont pressés contre eux, par deux ressorts, à environ 1 cm. de la lisière du tissu, de manière que celui-ci ait une petite possibilité de jeu et que se forme un bord en résine pure aux mar- ges de la feuille. Il-'faut que le bord de la plaque d'aluminium en con- tact avec le cellophane soit parfaitement poli et sans arêtes vives, pour ne pas rompre le cellophane.
Il faut aussi éviter absolument que de l'air ne pénètre dans=-la feuille déjà formée à travers les bords la- téraux, puisque cet air (au contraire de celui qui est occlus pendant l'imprégnation et le pressage) se propagerait )travers le tissus et serait ensuite partiellement refusé par le moule continu placé dans la chambre chauffée.
La résine qui se trouve sur les bords tend à sortir du cello- phane, notamment lorsqu'elle est soumise à la chaleur de la chambre. Sui- vant la présente invention, on élimine cet inconvénient en laissant de chaque côté une marge d'au moins 10 cm. de cellophane en plus de la lar- geur du tissu ou mat, de façon à permettre à la résine de se répandre sans arriver à sortir du cellophane ou à salir le moule continu, évitant ainsi le collage ou le pliage des bords, comme il arrive en employant d'autres méthodes.
Naturellement la disposition des différents rouleaux d'alimen- tation du mat ou des mats peut subir de nombreuses variantes sans sortir du cadre de la présente invention, en évitant les inconvénients qui se présentent si l'on veut appliquer le système connu de l'immersion complè- te du mat dans la résine. Par exemple, la fig. 3 illustre un système connu de l'immersion complète du mat dans la résine. Par exemple, la Fig. 3 illustre un système d'imprégnation continue de deux mats avec alimentation du haut et agencement des axes des deux rouleaux-presseurs dans un plan horizontal. Les deux bandes de mat se déroulent de deux bobines 1, 1' et elles sont ensuite convoyées sur deux couples de rouleaux-correcteurs 2,2 et 2', 2'. Elles passent après directement entre les deux rouleaux- presseurs 3 et 3', sur lesquels est convoyée la résine.
En plus de la résine liquide convoyée sur les deux rouleaux-presseurs (entre le cello-
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phane et le côté extérieur du mat correspondant) on peut convoyer de la résine aussi à l'intérieur des deux mats. b) Polymérisation et ondulation de la feuille.
La polymérisation de la feuille a lieu dans une chambre 7 chauffée par des serpentins à vapeur ou convenablement conditionnée de quelque autre manière que ce soit suivant les exigences de la matière à travailler : la chambre (fig. 4) contient le moule continu pour l'impression des ondulations sur la feuille. Le moule est formé , sui- vant l'invention, par deux chenilles continues 8 et 8', formées à leur tour par une série de rouleaux 9 et 9' ayant le rayon des ondulations et placés à une distance égale au pas de celles-ci. Les rouleaux 9 et
9' sont portés par deux chaînes 10 et 10'. Les chaînes 10 de la chenil- le inférieure glissent sur un support plan continu 11.
Les rouleaux 9' de la chenille supérieure8' s'adaptent entre ceux 9 de la chenille infé- rieure, afin que la forme de la feuille ondulée soit correcte et qu'il n'y ait pas d'erreur possible à cause d'imperfections des chaînes. Les rouleaux inférieurs 9 (fig. 5) portent à leurs extrémités une collerette
12, dont l'épaisseur est égale à l'épaisseur-maximum de la feuille, sur laquelle s'appuient les rouleaux supérieurs 9'. Ce dispositif d'entre- toisement forme lui aussi un objet de la présente invention.
Tandis que les rouleaux inférieurs 9 sont fixés rigidement aux chaînes 10, un certain jeu est laissé aux rouleaux supérieurs 9', de façon à leur permettre de s'adapter soigneusement aux rouleaux inférieurs 9 avec une certaine in- dépendance par rapport aux chaînes 10' qui les portent, afin d'arranger de petites irrégularités dans les rouleaux inférieurs 9 ou dans la ma- tière à onduler.
A l'embouchure de la feuille, en correspondance avec les extrémités des rouleaux des chaînes 10', deux guides en bois 13 et 13' (fig. 4) obligent les chaînes supérieures à garder la position la plus basse possible pour faciliter l'impression des ondulations sur la feuil- le et pour éliminer sa tendance à s'étendre par suite de sollicitations dues à la traction. Les deux chenilles 8 et 8' sont entraînées par l'in- termédiaire d'un variateur de vitesse et d'un système réducteur (non il- lustré dans la figure), par.un moteur 14 de moins d'1 HP; le même moteur commande aussi, sans passer par le variateur de vitesse, les deux rouleaux- presseurs 3 et 3' de la figure 2 ou 3. E1 agissant sur le variateur de vitesse, on peut régler à son gré la vitesse des chenilles et par consé- quent la tension de la feuille.
L'expérience déterminera la valeur optimum. La vitesse de l'ensemble est réglée de façon à donner un temps de polymérisation de 20 minutes à la température de 85 à 90 C. Il n'est pas possible de tra- vailler à des températures plus élevées et par conséquent à une vitesse plus grande, car, les pressions étant très faibles, il se produirait facilement des soufflures. c) Récupération du séparateur, coupe de la feuille et enrou- lement.
A la sortie de la chambre de polymérisation la feuille, après avoir été délivrée des feuilles de cellophane au moyen des deux rouleaux de séparation 15 et 15', est soumise à la coupe des bords au moyen de deux scies circulaires 16 et 16' et, ensuite, à l'enroulement sur bobine.
La forme des plis transversaux à la direction d'avancement, de la feuille peut être choisie à volonté en remplaçant les rouleaux cylin- driques par d'autres éléments ayant la forme désirée.
La composition suivante est un exemple non limitatif de résine polyestère qui peut être employée avec des résultats satisfaisants dans la fabrication de feuilles renforcées et modelées suivant la présente in- vention :
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EMI6.1
p,,-,-,,-.. 60% maléate de monoethylèneglycol Polyester (40% phtalate ).............. Polyester (40% phtalate fi" ) OOUOOOOOoU'" 75 JO Styrol 0oooooeooooeaoooaooooooooooeooeasoooooaooaonooosonooaooeeoee .
EMI6.2
<tb> Peroxyde <SEP> de <SEP> benzoyle <SEP> .............................................................. <SEP> 1%
<tb>
La viscosité du mélange ne doit être ni trop haute (la résine serait difficile à travailler) ni trop basse (la résine sortirait faci- lement des bords); elle sera de l'ordre de 4 à 6 poises.
H a été jugé convenable de disperser le peroxyde de benzoyle dans une quantité égale de tricrésylphosphate, produisant une pâte.
Comme support, on emploie le mat national ayant différents poids par mètre carré. De très bons résultats ont été obtenus en employant un mat de 450 gr. par mètre carré, avec fibres d'une longueur moyenne de 5 cm., préférablement apprêtés avec des émulsions polystyroliques.
Il est préférable de colorer la résine avec des pigments mi- neraux plutôt qu'avec des couleurs solubles qui interfèrent dans la po- lymérisation de la résine et présentent des inconvénients quant à la sta- bilité. En employant comme séparateur la cellophane ou des produits équivalents on obtient des feuilles polies sans imperfections.
REVENDICATIONS.
1) Procédé continu pour la fabrication de feuilles ondulées en matière plastique renforcée, particulièrement en polyester-fibre de verre, caractérisé en ce que le support se déroule d'une bobine et est envoyé directement entre deux rouleaux-presseurs sur lesquels est distri- buée la résine thermodurcissable, amenée depuis un réservoir au moyen d'air comprimé et en quantité suffisante pour remplir tous les intersti- ces entre les fibres et pour former la feuille compacte qui est entrai- née par les rouleaux de la machine continue, laquelle est complètement enfermée dans une chambre convenablement conditionnée. Lesdits rouleaux impriment à la feuille des ondulations transversales à sa direction d'a- vancement,pendant que la polymérisation s'opère à une température déter- minée.
Ensuite, la feuille ondulée durcie sort de la chambre et est soumise au coupage de ses bords, au moyen de scies circulaires, et à l'enroulement sur bobine.