Procédé de fabrication automatique et continue de tubes stratifiés de longueur indéfinie.
On fabrique couramment des tubes à base de résines synthétiques, dits stratifiés, c'està-dire composés d'une armure en fils, fibres ou, tissus d'un genre quelconque, imprégnés d'une résine synthétique polymérisable.
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 concerne un procédé de fabrication automatique et continue de tubes stratifiés de longueur indéfinie, caraeté- risé en ee qu'on applique sur la partie antérieure d'un mandrin creux une armature fibreuse, on entraîne le long du mandrin et au fur et à mesure de sa formation l'armature fibreuse par un dispositif d'entraînement, de façon à faire passer ladite armature dans une chambre étanche où elle est soumise à une imprégnation à froid par une résine thermodurcissable et polymérisable à basse pression, puis dans une zone où s'effectue la polyméri- sation de cette résine.
L'armature peut être composée de fibres quelconques naturelles ou artificielles en fiLs, nappes, rubans ou autres, combinés ou non avec des matelas ou mèches d'un genre et d'une nature quelconques, et 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 tissage et d'enroulage tubulaires.
Cette armature comporte ordinairement certaines fibres orientées parallèlement à l'axe du tube.
Cette armature fibreuse peut être également obtenue par enroulement spiralé ou lon gitudinal sur le mandrin d'un ou plusieurs rubans stratifiés souples, les soudures nécessaires pour assurer la tenue et l'étanchéité du tube étant exécutées au moyen d'une résine à polymérisation rapide.
Sous l'effet de divers galets, rouleaux, courroies ou autres dispositifs assurant son entraînement continu et répartis à divers s stades de la fabrication du tube, cette armature est conduite dans une chambre étanche 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 zone constituée habituellement par une chambre de polymérisation, où elle est maintenue à une température et dans une atmosphère assurant la polymérisation à froid ou à chaud de la résine.
Dans le but de réduire le temps de poly- mérisation et d'éviter une imprégnation exces- sive d'une couche en résine, on peut intercaler entre la phase d'imprégnation et la phase de polymérisation une phase d'application d'un agent accélérateur de la polymérisation suivie d'une phase de frettage temporaire ou définitif qui exprime l'excès de résine.
A la sortie de la chambre de polymérisation, le tube maintenant constitué est refroidi, s'il y a lieu, et extrait de l'appareil de fabrication par d'autres dispositifs quelconques d'entraînement.
Ce premier tube peut être ainsi utilisé, mais il peut constituer aussi la première con- che ou couche de base de la fabrication d'un tube pour lequel il sert d'âme 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 ; on doit entendre par ruban stratifié un ruban en tissu de contexture quelconque formé de fibres d'origine animale, végétale ou minérale, naturelles ou synthétiques, ce ruban étant imprégné préalablement à son utilisation par une résine qui est ensuite soumise au durcissement. Cette résine sera en général une résine 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 exécutable 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 contact au fur et à mesure de l'enroulement ; la pression nécessaire à La solidarisation des couches est obtenue par une tension suffisante donnée au ruban stratifié formant la couche extérieure.
On peut aussi dérouler longitudinalement au mandrin un ruban stratifié qui est tendu et mis en forme autour de ce mandrin, la largeur du ruban. étant telle que ses bords vieilnent se recouvrir en un joint longitudinal ai : mandrin. Les bords face à face du ruban sont au préalable enduits d'nne résine à polymé- risation 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 mode de faire utiliser un ruban stratifié à pose longitudinale à bords jointifs mais en utilisant 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 enduites de la résilie, telle qui'un poly- ester, 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 enroulement 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 fabrieation du premier tube, on peut améliorer le degré de souplesse des rubans et augmenter la vitesse de soudure des faees par réchauffe- ment des rubans stratifiés, par exemple par passage sur la surface chaude d'un rouleau.
Le procédé selon l'invention est décrit ci- après en référence au dessin annexé, qui représente schématiquement deux formes d'exé- eution d'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Sur ce dessin :
La fig. 1 est une vue d'ensemble en coupe longitudinale de la première forme d'exécu- tion de l'installation, pour la fabrication d'un tube à une armature fibreuse.
La fig. 2 est une vue de la seconde forme d'exécution de l'installation, pour la fabrica- tion d'un tube à deux armatures fibreuses.
Les fin 3, 4 et 5 sont des variantes et des détails de certaines parties de ces installations.
Comme représenté par la fig. 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, 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 eomposée, 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 eoton, verre, amiante ou nylon par exemple, ou même métalliques. Les matelas ou mèches peuvent même à eux seuls constituer toute l'armature.
Immédiatement après la formation de l'ar- mature 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 par un dispositif d'entraînement 7. Ces bobines ou rouleaux serrent l'armature 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'imprégnation 8. Cette chambre etancheentourecomplètement le mandrin et 1'armature. Une tubulure 9 permet d'y réali ser, 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.
Ces joints sont constitués par une chambre à air de dimension 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 tore.
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 1, qu'au-dessus de ce niveau une cloison 17 vient fermer à cette hauteur le vide intérieur du mandrin et que la résine qui le remplit et est injectée par r 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 19.
Ainsi l'armature 4 se trouve-t-elle impré- gnée de résine par l'intérieur et l'extérieur, et ce d'autant mieux que le vide relatif ma. intenu ordinairement 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 résine.
Des tubulures de trop-plein 20 et de vidange 21 assurent un niveau constant de la résine dans la chambre d'imprégnation et son évacuation s'il y a lieu.
Immédiatement au-dessus du niveau où se pratique l'imprégnation de l'armature, l'intérieur creux du mandrin 1 est occupé par une e 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 polymé- risation prématurée de la résine.
Poursuivant son mouvement, l'armature maintenant imprégnée 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 aper coit aussi les tubulures 27 et 28 d'arrivée et de départ d'un fluide quelconque, destiné, s'il y a lieu, à remplir la chambre 25 pour faci- liter la polymérisation et à y maintenir la température désirée en vue de la polymérisation de la résine incorporée au tube.
Dans certains autres modes de réalisation on préférera toujours, 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 cham- bre 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 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 déter- minée.
Le fluide ainsi injecté s'éliminera naturellement par l'extrémité libre du tube en cours de fabrication.
A la sortie de la chambre de polymérisation, le tube maintenant 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 a 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 souplesse 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 nouveau dans un dispositif identique en tout ou partie au dispositif précédemment décrit, c'est-à-dire recevoir sur sa. face externe une armature protectrice tissée ou apposée de façon quelconque impré- gnée de résine et polymérisée, s'il y a lieu.
Dans une telle opération, l'emploi d'un mandrin central sera, inutile.
La fig. 2 est d'ailleurs une vue d'ensemble d'une installation modifiée pour la confection d'un tube à deux armatures fibreuses.
Comme représenté sur cette figure, les mêmes chiffres de référence que sur la fig. 1 désignent les mêmes organes que préeédemment. 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 spirale ; 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 ten sion 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 ; les rouleaux 35 travaillent dans le sens transversal.
Ces rouleaux ou certains de ces rouleaux peuvent être chauffés pour assouplir les ru- bans et, par un début de polymérisation de l'adhésif, 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 fig. 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'impré ) nation de cette seconde armature, mais a première, formant âme-support en raison de sa structure et de l'opération de soudure, a tendance à adhérer au mandrin ; pour 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 ledit tube et la surface extérieure du mandrin 1.
Il a été aussi incorporé sur la fig. 2 une chambre 39 dite chambre d'accélération de la polymérisation, 40 est une tuyauterie permettant de régler le vide ou la pression régnant dans cette chambre, 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 ato- misation 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 on pot 43 munie d'un dispositif de tension du ruban fretteur ; cette 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 ; pour éliminer cet excès, on procède au frettage du tube immédiatement avant la poly- mérisation. Ce frettage consiste à enrouler sous une tension définie et en spires jointives une bande ou des fils non imprégnés ; ce frettage 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 fabrica- tion au tube ; cette frette peut être de toute autre nature et, d'une manière générale, elle sera en une matière adhérente ou non adhé- rente à la résine genre polyester. Elle sera non adhérente si sa pose ne doit être 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'une frette provisoire, on pourra, utiliser un ruban de cellulose régénérée, 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 métalli- que 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 frotteurs con venablement 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 fig. 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'ins- tallation est équipé et se comporte comme cela a été exposé à propos de la fig. 1.
La fig. 3 est une variante de détail montrant comment on peut réaliser une armature fibreuse. avec un ruban stratifié à pose longi tudinale au mandrin 1 et à bords jointifs : 46 6 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 avec joint longitudinal décalé de 180 par rapport au premier ; 50 est la bo bine d'approvisionnement, 49 le rouleau d'im- prégnation et 51 les rouleaux presseurs.
La fig. 4 est une variante de la fig. 3 dans laquelle la seconde épaisseur de ruban strati- fié est un enroulement spirale à spires jointives. Sur cette figure, 53 est la bobine d'ap provisionnement du premier ruban à pose longitudinale, 52 est le dispositif d'imprégnation.
54 et 55 sont les rouleaux presseurs ; de préfé- rence, ce premier ruban est posé avec joint à recouvrement. 56 est la bobine de ruban stra tifié pour enroulement spiralé, 57 est le dispo sitif d'imprégnation, 59 les rouleaux presseurs et 58 est le plateau rotatif qui entraîne cet équipage.
Finalement, la. fig. 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 extrémité 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 gonflement dans le logement prévu à l'entrée ou à la sortie d'une chambre.
REVENDICATIONS :
I. Procédé de fabrication automatique et continue de tubes stratifiés de longueur indéfinie, caractérisé en ce qu'on applique sur la partie antérieure d'un mandrin creux une armature fibreuse, on entraîne le long du mandrin et au fur et à mesure de sa formation l'armature fibreuse par un dispositif d'entraînement de façon à faire passer ladite armature dans une chambre étanche où elle est soumise à une imprégnation à froid par une résine thermodurcissable et polymérisable à basse pression, puis dans une zone où s'effeetue la polymérisation de cette résine.
Automatic and continuous manufacturing process of laminated tubes of indefinite length.
Tubes are commonly manufactured based on synthetic resins, called laminates, that is to say composed of a weave of son, fibers or fabrics of any kind, impregnated with a polymerizable synthetic resin.
These tubes are always of a determined length, due to the fact that they are established by application and impregnation of threads, fibers or fabrics, around a mandrel which they cannot exceed la'longueur. On the other hand, the resin is often poorly distributed, the impregnation defective due to the. non-elimination of air remaining in the mesh of the fabrics.
Finally, the operations of heating, drying the tube and extracting the mandrel lead to various complications and require significant labor.
The present invention relates to a process for the automatic and continuous manufacture of laminated tubes of indefinite length, characterized in that a fibrous reinforcement is applied to the front part of a hollow mandrel, is driven along the mandrel and as it goes. as the fibrous reinforcement is formed by a driving device, so as to pass said reinforcement into a sealed chamber where it is subjected to cold impregnation with a thermosetting resin which can be polymerized at low pressure, then in a zone where the polymerization of this resin takes place.
The reinforcement can be composed of any natural or artificial fibers in threads, layers, ribbons or others, combined or not with mattresses or wicks of any kind and of any nature, and woven, affixed or wound in a continuous manner, as the tube is being made, on a mandrel of any shape and material, using the ordinary tubular affixing, weaving and winding processes.
This reinforcement usually comprises certain fibers oriented parallel to the axis of the tube.
This fibrous reinforcement can also be obtained by spiral or longitudinal winding on the mandrel of one or more flexible laminated tapes, the welds necessary to ensure the strength and tightness of the tube being carried out by means of a rapidly polymerizing resin.
Under the effect of various rollers, rollers, belts or other devices ensuring its continuous drive and distributed at various stages of the manufacture of the tube, this reinforcement is led into a sealed impregnation chamber where it is cold impregnated with resin , preferably in a relative vacuum.
Under the same continuous displacement effect, this reinforcement, once impregnated, passes into a zone usually constituted by a polymerization chamber, where it is maintained at a temperature and in an atmosphere ensuring the cold or hot polymerization of the resin.
In order to reduce the polymerization time and avoid excessive impregnation of a resin layer, it is possible to interpose between the impregnation phase and the polymerization phase an application phase of an agent. polymerization accelerator followed by a phase of temporary or permanent hooping which expresses the excess resin.
On leaving the polymerization chamber, the tube now formed is cooled, if necessary, and withdrawn from the manufacturing apparatus by any other drive devices.
This first tube can thus be used, but it can also constitute the first layer or base layer of the manufacture of a tube for which it serves as a support core, the other successive layer or layers being added, impregnated and polymerized. under the same conditions.
As has been said previously, the reinforcement of such a tube can be produced from laminated tapes; The term “laminated tape” should be understood to mean a tape of fabric of any texture formed from fibers of animal, vegetable or mineral, natural or synthetic origin, this tape being impregnated prior to its use with a resin which is then subjected to curing. This resin will generally be a thermosetting and polymerizable resin.
The flexibility of the laminated tape is regulated by its thickness, its texture, the nature of the resin, the degree of impregnation, the degree of polymerization, etc.
The manufacture by means of such a tape of the first tube which can then serve as a support core for a multi-layered tube can be carried out in various ways.
For example, it is possible to wind on the hollow mandrel at least two layers of laminated tape in contiguous turns, the two windings being offset with respect to each other by the half-width of the tape. These two layers are welded to each other by a rapid polymerization resin, such as a polyester, which is applied to the two surfaces in contact as the winding progresses; the pressure necessary for the securing of the layers is obtained by a sufficient tension given to the laminated tape forming the outer layer.
A laminated tape can also be unwound longitudinally on the mandrel which is stretched and shaped around this mandrel, the width of the tape. being such that its old edges overlap in a longitudinal seal ai: mandrel. The face-to-face edges of the tape are first coated with a rapidly curing resin (polyester for example) so that the edge welding can be obtained by means of pressure rollers.
As a variant of the latter mode, it is also possible to use a laminated tape with longitudinal installation with joined edges but by using at least two layers of such a tape with joints offset from one another; the contacting faces of the two tapes are coated with the resilient, such as a polyester, and the welding between the faces is also obtained by pressure rollers.
It is finally possible, after longitudinal laying on the mandrel of a first laminated tape with overlapping edges, cover the latter with a spiral winding of a second laminated tape with contiguous turns; the surfaces of the tapes in contact are also coated with a polyester-like resin to ensure the welding either by sufficient tension of the spiral tape, or by means of pressure rollers.
During this first tube manufacturing operation, the degree of flexibility of the ribbons can be improved and the speed of welding of the facings increased by heating the laminated ribbons, for example by passing over the hot surface of a roll.
The process according to the invention is described below with reference to the appended drawing, which schematically represents two embodiments of an installation for carrying out this process.
On this drawing :
Fig. 1 is an overall view in longitudinal section of the first embodiment of the installation, for the manufacture of a tube with a fibrous reinforcement.
Fig. 2 is a view of the second embodiment of the installation, for the manufacture of a tube with two fibrous reinforcements.
Ends 3, 4 and 5 are variations and details of some parts of these installations.
As represented by fig. 1, around a mandrel, metal or other, filled with resin, which is injected into it by a pipe 2, is arranged a weaving and winding system of a known type, composed of various coils such as 3, drawn in dotted lines, animated by the movements necessary to weave and apply an armature 4 around the mandrel 1.
This conventional tubular weaving device allows the weaving of a frame which can be composed, no. only fibers such as 5 of any kind carried by the spools 3 and this in the form of fabrics, woven and superimposed at will, but also such fabrics combined with mattresses of fibers or wicks of any kind, these threads , mattresses or wicks which can be made of any natural or artificial material, such as cotton wool, glass, asbestos or nylon for example, or even metallic. The mattresses or wicks can even alone constitute the entire frame.
Immediately after the formation of the frame 4, the latter is caught by a clamping and driving device 6 which can be constituted by coils or rollers, mechanically linked and controlled by a driving device 7. These coils or rollers clamp the frame 4 against the mandrel 1 and by their rotation impose a forward movement.
This movement drives the frame 4 in the impregnation chamber 8. This sealed chamber completely surrounds the mandrel and the frame. A tubing 9 enables the necessary vacuum to be produced there, if necessary.
At the entrance and at the exit of the impregnation chamber 8, the O-rings 10 and 11 can be seen.
These seals are formed by an air chamber of appropriate size which clamps the frame 4 and compress it against the mandrel 1 and this, with the desired force according to the pressure given in the interior of the air chamber, by the tubes of inflation 12 and 13.
These air chambers are housed in housings 14 and 15 forming an integral part of the impregnation chamber and generally having the shape of a torus on their periphery.
In the impregnation chamber 8 and over a certain height, the mandrel 1 is pierced with orifices 16 which allow the resin which fills the internal void of the mandrel 1 to escape all the better to the outside than above. this level a partition 17 closes at this height the interior void of the mandrel and that the resin which fills it and is injected by r the. tubing 2 cannot be accessed further.
At approximately the same level - in the impregnation chamber 8, the frame 4 is surrounded on the outside by a device such as 18 in the form of a perforated ring or the like, which projects onto the outside of the tube the resin injected by the. tubing 19.
Thus, the frame 4 is impregnated with resin from the inside and the outside, and this is even better than the relative vacuum ma. ordinarily contained in the chamber 8 allows the extraction and elimination of the air entrained in this chamber by the frame itself or by the resin.
Overflow 20 and drain 21 pipes ensure a constant level of resin in the impregnation chamber and its evacuation if necessary.
Immediately above the level where the impregnation of the frame is carried out, the hollow interior of the mandrel 1 is occupied by a cooling chamber 22 where supply and departure pipes 23 and 24 of a cooling fluid maintain a temperature low enough to prevent premature polymerization of the resin.
Continuing its movement, the now impregnated frame passes through the O-ring 11 which separates the impregnation chamber 8 from the polymerization chamber 25.
From the level of the seal 11, the mandrel can be full, as shown in the drawing, and assume any useful shape.
It can also be provided with heating elements which are preferred, in general, to be placed, if necessary, on the outside and in a ring around the tube, as shown at 26. The tubes 27 can also be seen. and 28 inlet and outlet of any fluid, intended, if necessary, to fill the chamber 25 to facilitate the polymerization and to maintain therein the desired temperature for the polymerization of the incorporated resin. to the tube.
In certain other embodiments, it will always be preferable, from the level of the seal 11, to keep the mandrel its hollow interior arrangement and to supply the new sealed chamber thus formed within it, with a fluid injected into this chamber by a similar pipe. to one of the pipes 23 or 24 and passing through the mandrel from its foot. The fluid thus injected will exit from the inner chamber of the mandrel, through orifices drilled either over the entire length of this part of the mandrel, or towards or at its end only and will come to fill the manufactured tube as soon as the latter leaves the mandrel. It will thus be possible to maintain in the newly formed tube, if desired, a certain pressure and / or a determined temperature.
The fluid thus injected will be eliminated naturally through the free end of the tube during manufacture.
On leaving the polymerization chamber, the tube now formed passes through a last O-ring 29 before entering the outside air and receiving, if necessary, a final drying and cooling when passing inside the chamber. 'a blower collar 30.
Immediately after this last operation, the tube is gripped by a main drive device 31 which may consist of pulleys, wheels, belts or any other device; it is this main continuous drive device 31 which ensures the constant progression of the tube through the various phases of its manufacture, and this, from the origin of the weaving of the reinforcement helped at the beginning by the device 6.
On leaving the device 31, the tube is, depending on its flexibility and the use for which it is intended, stored in straight pieces or wound up on reels. It will be noted that the tube thus established may very well pass again into a device identical in whole or in part to the device described above, that is to say receive on its. outer face a protective woven or affixed in any way impregnated with resin and polymerized, if necessary.
In such an operation, the use of a central mandrel will be unnecessary.
Fig. 2 is also an overview of a modified installation for making a tube with two fibrous reinforcements.
As shown in this figure, the same reference numerals as in fig. 1 designate the same organs as before. In addition, the first fiber reinforcement is obtained by winding two layers of flexible laminated tape in contiguous turns, the two windings being offset with respect to one another. to the other about half the width of the ribbon; 32 and 33 are the two coils or supply jars of laminated tape and 36 denotes the rotary table on which the two coils 32 and 33 are mounted to ensure the spiral taping; 37 and 38 are two devices mounted on the same plate to ensure the resin impregnation of the tapes with a view to their bonding.
The pressure necessary for the joining of the two thicknesses is obtained by a sufficient tension given to the laminated tape forming the outer thickness; Additionally, as shown, pressure rollers 34 and 35 can be used to compress the tapes onto each other. The rollers 34 work in the longitudinal direction and are mounted on axes 34 'so as to be driven by the plate 36; the rollers 35 work in the transverse direction.
These rolls or some of these rolls can be heated in order to soften the bands and, by the start of polymerization of the adhesive, to give good resistance to the first fibrous reinforcement.
On this is affixed a second fiber reinforcement 4 with the same equipment as that described in FIG. 1; the impregnation of this second frame is also done in chamber 8, but with a slight variant embodiment: the internal impregnation is achieved in part by the pressure exerted by the weaving on the first frame rich in resin, and is completed by the external impregnation carried out in the chamber 8.
The orifices 16 can no longer be used for the imprint) nation of this second frame, but the first one, forming a support core due to its structure and the welding operation, tends to adhere to the mandrel; to promote the progression of this tube by the drive equipment (31, 6 and 7), the orifices 16 and their supply pipe are used to distribute a lubricant or a mold release agent between said tube and the outer surface of the chuck 1.
It has also been incorporated in fig. 2 a chamber 39 called the polymerization acceleration chamber, 40 is a pipe making it possible to adjust the vacuum or the pressure prevailing in this chamber, at the same time as the circulation of the accelerator product in the form of a suspension or a mist. 41 is the intake ramp for the mist formed outside the chamber 39 or created by atomization at the outlet of the ramp. 42 is a pipe which can be used as a purge or as an additional supply for the accelerating mist. The accelerator product which is thus deposited in a metered quantity on the outer layer of resin makes it possible to have a rapid onset of polymerization of the latter.
This operation is followed by the hooping of the tube by the on-pot coil 43 provided with a device for tensioning the wrapping tape; this coil 43 is driven by a rotary plate 44 centered on the general axis of the installation.
The first aim of shrinking is to express the excess resin with which the tube is impregnated; to eliminate this excess, the tube is hooped immediately before polymerization. This hooping consists in winding under a defined tension and in contiguous turns a strip or non-impregnated threads; this hooping expresses the excess resin which, in part, permeates the hoop and, in part, flows into the. hooping chamber or space where it can be collected.
This hoop can be a ribbon of glass fabric or a sheet of parallel strands of glass which provides a good manufacturing finish to the tube; this hoop may be of any other nature and, in general, it will be made of a material that adheres or does not adhere to the polyester-like resin. It will be non-adherent if its installation should only be temporary and if its role is limited to the elimination of excess resin; it will be adherent if its installation must be final.
In the case of a temporary hoop, it is possible to use a tape of regenerated cellulose, a film of polyvinyl alcohol or a metal strip which will be unwound at the outlet of the polymerization chamber. It is possible to take advantage of the use of a flexible and thin metal strip to effect polymerization of the resin by heating the tube by means of an electric current circulating in the hoop and supplied by suitably placed wipers.
Such a measure then makes it possible to eliminate the polymerization chamber or at least to reinforce the action of the latter.
A provisional hooping can be superimposed on a final hooping, for example if it is desired to promote polymerization by electric heating.
In fig. 2, it was assumed that this was a permanent hooping, for example with a ribbon of glass silk. All the rest of the installation is equipped and behaves as has been explained in connection with fig. 1.
Fig. 3 is a variant of detail showing how a fiber reinforcement can be produced. with a laminated tape with longi tudinal laying at the mandrel 1 and with joined edges: 46 6 is a supply reel of laminated tape and 45 is the device for impregnating the tape in adhesive resin. 47 and 48 are press rollers for the tape on the mandrel and ensuring the bonding of the joint. A second tape is affixed under the same conditions on the first with a longitudinal seal offset by 180 relative to the first; 50 is the supply coil, 49 the impregnation roller and 51 the pressure rollers.
Fig. 4 is a variant of FIG. 3 in which the second layer of laminated tape is a spiral winding with contiguous turns. In this figure, 53 is the supply reel for the first longitudinal-laying tape, 52 is the impregnation device.
54 and 55 are the pressure rollers; this first tape is preferably applied with a lap joint. 56 is the reel of laminated tape for spiral winding, 57 is the impregnation device, 59 the pressure rollers and 58 is the rotating plate which drives this equipment.
Finally, the. fig. 5 is a view of an elastic O-ring seal which can be used to seal the chambers against the passage of a tube during manufacture. This seal is a simple rubber tube 60, for example, and of circular or oval section; this tube is closed at one end by a spherical cap 61, and the seal is formed by bending the tube on itself in the form of a torus and by causing the male cap 61 to penetrate the female end of the tube. The seal is provided with a valve 62 for its inflation in the housing provided at the inlet or at the outlet of a chamber.
CLAIMS:
I. Automatic and continuous manufacturing process for laminated tubes of indefinite length, characterized in that a fibrous reinforcement is applied to the front part of a hollow mandrel, and is driven along the mandrel and as it is formed. the fibrous reinforcement by a drive device so as to pass said reinforcement into a sealed chamber where it is subjected to cold impregnation with a thermosetting resin which can be polymerized at low pressure, then in a zone where the polymerization takes place of this resin.