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.