Procédé de fabrication d'une pièce allongée ou d'un profilé en résine solidifiée armée de fibres La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'une pièce allongée ou d'un profilé en résine solidifiée armée de fibres dans lequel on fait passer une matière fibreuse imprégnée d'une résine liquide thermodurcissable à travers le conduit formeur chauffé d'une filière composée de parties séparables, en tirant sur l'article solidifié au-delà de l'extrémité de sortie<B>de</B> la filière.
Une fois l'opération réglée, elle peut être conti nuée sans difficulté, indéfiniment ou au moins pen dant un temps considérable. Cependant, en raison de la traction appliquée au-delà de l'extrémité de sortie de la filière, et en raison de la nature des matières utilisées, il est nécessaire de prévoir des dispositions spéciales pour la mise en train de la fabrication.
Il est souhaitable, dans la production de beau coup d'articles et de profilés pouvant être produits par un procédé du genre décrit, d'employer des armatures fibreuses, par exemple des bandes ou des fibres entremêlées, qui n'ont pas par elles-mêmes une résistance à la traction appréciable,
cependant il est presque impossible d'amorcer une opération du genre en question simplement en enfilant à travers la filière une bande de fibres non tissées et en tirant sur cette bande de fibres seule au moyen d'un méca nisme de traction. La bande de fibres non tissées n'a pas par elle-même, une résistance à la traction suffisante pour qu'on puisse tirer par son intermé diaire une pièce en cours de formage à travers la filière pendant l'opération de formage.
En vue de résoudre ce problème, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que pour mettre en train ladite fabrication, on sépare les parties de filière pour ouvrir le conduit formeur, en ce que l'on place une matière fibreuse non imprégnée dans le conduit ouvert et non chauffé de manière que des portions de la matière fibreuse dépassent de l'extrémité d'en trée et de l'extrémité de .sortie de la filière, en ce que l'on superpose l'extrémité avant de la matière fibreuse avec une pièce pilote rigide,
en ce que l'on relie la matière fibreuse à la pièce pilote, en ce que l'on imprègne d'un adhésif liquide durcissable la matière fibreuse placée dans le conduit formeur ouvert, en ce que l'on ferme la filière, en ce que l'on chauffe la filière fermée et en ce que l'on tire ensuite sur la pièce pilote pour faire avancer la matière fibreuse imprégnée de résine à travers la filière chauffée.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une installation pour un mode de mise en couvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 est une vue générale en perspective de l'installation.
La fig. 2 est une vue partielle -en élévation de l'installation avec quelques parties représentées en coupe verticale.
Les fig. 3, 4 et S sont des vues de certaines parties représentées dans la fig. 2 mais à plus grande échelle et à des stades différents du procédé.
L'installation représentée comporte un méca nisme de traction du type à marche en traînard comprenant deux jeux de patins 6 disposés pour se déplacer à la façon d'une chaîne sans fin au-dessus et en dessous de la feuille en cours de formation qui est indiquée en S dans la fig. 1.
Ces patins 6 sont en prise avec les surfaces supérieure et mfé- ricure de la feuille et tirent la feuille et aussi les matières de formage à travers l'installation.
Les organes de tirage sont sollicités élastique- ment l'un vers l'autre sous une pression considé rable, par exemple par un système hydraulique ind- qué d'une façon générale par la lettre H, de façon à serrer par frottement la feuille en cours de for mation. Les organes de tirage sont entraînés par le mécanisme de commande apparaissant au premier plan de la fig. 1.
Le châssis 7 du mécanisme du traînard est muni de consoles 8 qui dépassent du châssis à d'extrémité d'entrée du mécanisme de traction et portent une butée ou plaque de poussée 9 à laquelle est reliée la filière et par laquelle la poussée résultant de la traction de la feuille en cours de formage à travers la filière est transmise au châssis du mécanisme de traction.
Cette filière est indiquée d'une façon générale en 10 dans la fi g. 1 et, comme on le voit dans la fig. 2, elle comprend une partie inférieure 11 et une partie supérieure amovible 12, les deux parties de la filière étant représentées assemblées en position de fonc tionnement dans la fig. 1, mais étant représentées séparées dans la fig. 2. Les deux parties de la filière peuvent être boulonnées ensemble par une série de boulons 13 représentés dans la fig. 2 qui sont dis posés en deux séries le long des deux bords de la filière.
Quand elles sont boulonnées ensemble les deux parties de filière délimitent un canal fermé dans lequel l'article est formé par durcissement de la résine.
Des nappes ou des bandes F d'armature en fibres d'une largeur de 1,20 à 1,50 m sont fournies par des rouleaux 15, six de ceux-ci étant représentés dans les fig. 1 et 2 et ces six nappes. passent dans un bac de résine sous un guide 16. Les nappes sont impré gnées dans le bac de résine avec une matière liquide thermodurcissable et les nappes imprégnées entrent dans le conduit formé entre les deux parties de filière 11 et 12 quand elles sont assemblées comme indiqué dans la fig. 1.
Les parties de filières forment un canal de section transversale uniforme sur la plus grande partie de la longueur de la filière, section transversale qui se conforme à 1a section .transversale de la pièce en cours de formation. Ce segment de la filière est chauffé par exemple par des éléments chauffants noyés dans la filière elle-même pour éle ver la température de la matière résineuse traver sant la filière et pour y faire durcir la résine.
La pièce en cours de formation sort de la filière sous forme solidifiée ou durcie et la pièce solide est saisie par le mécanisme de traction qui sert à faire avancer les matières et la pièce à travers l'installation pen dant la formation de la pièce.
L'extrémité d'entrée de la filière est évasée grâce au chanfrein 18 (fig. 2, 3, 4 et 5). Cette extrémité d'entrée de la filière est refroidie, par exemple au moyen de passages de refroidissement prévus pour la circulation d'un produit de refroidissement. Pen dant que les éléments d'armature traversent da résine dans le bac de résine 14, ils sont imprégnés avec un excès de matière résineuse, excès qui est expulsé et retourné au bac de résine par l'action de l'extré- mité d'entrée de la filière.
Pendant que l'armature de fibres imprégnée et comprimée avance dans la zone chauffée. de la filière de section transversale uniforme, la chaleur durcit la résine et,la pièce soli difiée sort de la filière comme déjà mentionné ci- dessus.
Pour fabriquer une feuille du type indiqué dans la fig. 1, par exemple une feuille de 1 m 20 de lar geur et 6 cm d'épaisseur au moins quelques-uns des éléments d'armature en fibres F peuvent comprendre des mèches de fibres, avantageusement de fibres de verre.
Les éléments d'armature peuvent aussi com prendre une toile de fibres ou une nappe de fils composés de fibres, par exemple de fibres de verre. En tout cas, tous ces éléments d'armature fibreux ont une résistance à la traction relativement faible, ce pourquoi il serait difficile d'amorcer l'opération en enfilant simplement l'armature à travers le bac de résine, la filière et le mécanisme de traction et en mettant l'installation en marche.
Pour amorcer l'opération, la partie supérieure 12 de la filière est séparée de la partie inférieure 11 comme représentée dans les fig. 2, 3 et 4. Une pièce pilote indiquée dans les fig. 2 à 5 en P est placée dans le mécanisme de traction avec l'extrémité arrière de celle-ci dépassant au-dessus d'un support 11 a formé par un prolongement de la partie de filière inférieure au-delà de l'extrémité de sortie du con duit de la filière. La partie 11a constitue une table sur laquelle la pièce pilote P et les autres éléments sont réunis à recouvrement et de préférence liés ensemble.
La pièce pilote peut être un morceau formé anté- rieurenment de la feuille comme indiqué en S dans la fig. 1, ou bien si un tel morceau n'est pas encore disponible, la pièce pilote présente toute autre struc ture appropriée se conformant au moins approxima tivement à la section transversale de la pièce à fabriquer, par exemple, dans le cas de la fabrica tion d'une feuille telle que celle décrite ci-dessus, la pièce pilote peut facilement se composer d'une feuille de contre-plaqué ou être découpée dans une telle feuille.
Avec la partie de filière supérieure 12 séparée, et sans résine dans le bac à résine, les bandes ou toiles d'armature F sont enfilées à travers l'installa tion jusqu'au point où les extrémités avant de cel les-ci sont chevauchées par ,l'extrémité arrière de la pièce P, ce chevauchement étant représenté dans les fig. 2 à 5. Les parties qui chevauchent sont ensuite fixées ensemble par un adhésif. Cela peut être réalisé en employant n'importe quel adhésif ou n'importe quelle colle appropriée.
Cependant la liaison est com- modément réalisée en enduisant sur le joint un;: matière résineuse durcissable, qui durcit dans un temps raisonnable sans exiger d'élévation de tem pérature appréciable au-dessus de la température ambiante. Une telle résine est également appliquée sur les fibres d'armature F se trouvant dans la filière elle-même, cela étant indiqué en 19 dans la fig. 4.
Pendant que la résine 19 est encore liquide ou au moins tout à fait molle, la partie de filière supé rieure 12 est descendue et fixée en place comme indiqué dans la fig. 5. On laisse ensuite les matières et le matériel en repos pendant un intervalle de temps sans chauffer la filière jusqu'à ce que la résine appli quée à la fois en 19 et aussi au joint à recouvre ment sur la table ou le support 11a ait durci.
La résine principale est introduite dans le bac à résine après que la partie de filière 12 a été fixée. Cela est indiqué dans la fig. 5 où 1a résine est repré sentée en R et on remarquera que le bac à résine est rempli jusqu'à un niveau suffisant pour immerger complètement l'ouverture d'entrée de la filière. Quand la résine préliminaire appliquée en 19 et aussi sur le joint à recouvrement a durci, la filière est chauf fée et le mécanisme des plaques de traînard est mis en marche.
De ce fait la pièce pilote est avancée par le mécanisme de traction et le joint à recouvre ment avance à travers le mécanisme de traction et celui-ci provoque l'avance des matières dans la filière elle-même et des nappes d'armature en fibres à partir des bobines d'alimentation 15, à travers le bac de résine 14.
Il est souhaitable que la résine appliquée en 19 se termine un peu avant l'entrée évasée de la filière pour éviter que la résine durcisse dans cette entrée évasée de la filière, ce qui pourrait provoquer la rupture de la pièce à cause de la difficulté du pas sage de la matière déjà durcie dans le conduit de section transversale plus petite.
Les nappes de renforcement F se trouvant dans l'extrémité d'entrée évasée de la filière au moment de l'amorçage de l'opération, peuvent même être exemptes de résine. Cela ne représente qu'une très courte longueur de fibres sèches et tend à éviter un étranglement et une rupture consécutive de la matière fibreuse. Une fois le procédé mis en marche de la manière décrite ci-dessus, l'opération peut continuer indéfiniment sans rupture ou arrêt.
Quand les éléments d'armature sont composés de fibres entremêlées, plutôt que de toiles ou de mèches tissées, il est avantageux, étant donné que les bandes de fibres entremêlées ont une résistance à la traction tout à fait faible, d'employer au moins quelques toiles tissées pendant le démarrage. Celles-ci peu vent être employées en plus ou au lieu des bandes de fibres entremêlées pendant le démarrage. On peut aussi employer des mèches pour le démarrage, parti culièrement quand on emploie des nappes non tis sées de résistance à la traction relativement faible pour l'armature de l'article en cours de fabrication.
Comme autre variante, les surfaces de la filière peuvent être recouvertes de certaines matières dimi nuant le frottement pendant le démarrage, par exem- ple de feuilles ou de bandes de cellulose artificielle, ou d'un revêtement lubrifiant de cire ou de graisse de silicone,
pour faciliter l'amorçage du glissement de la pièce en cours de formation. On peut d'abord appliquer un tel revêtement lubrifiant et ensuite interposer une couche de cellulose entre la surface lubrifiée et les matières déposées dans la filière pour amorcer l'opération.
La matière résineuse employée, comme indiqué ci-dessus, est du type prenant ou durcissant à la chaleur et comprend de préférence une résine poly ester non saturée en combinaison avec un agent de réticulation, généralement un monomère tel que le styrène le phtalate diallylique le vinyl toluène le méthacrylate de méthyle le cyanurate triallylique.
Les matières résineuses du genre en question sont relativement stables à la température ambiante et suivant les proportions des ingrédients sont sous forme d'un liquide plus ou moins mobile. On ajoute aussi de préférence un durcisseur ou accélérateur, par exemple du peroxyde de benzoyle, au moment de l'emploi.
Avantageusement, la matière résineuse employée comprend aussi une cire pulvérisée, par exemple de la cire de caroube en quantité allant de 0,1 % à environ 5 %.
On peut employer une matière résineuse analogue pour la résine durcissant à la température ambiante employée pour le démarrage. Cependant pour assu rer la prise de la résine à la température ambiante dans un temps raisonnable, il faut ajouter à la ma tière résineuse un activateur, par exemple du naphté- nate de cobalt, des alcoylmercaptans ou des dialcoyl- amines aromatiques.
Method for manufacturing an elongated part or a section made of solidified resin reinforced with fibers The present invention relates to a process for manufacturing an elongated part or a section made of solidified resin reinforced with fibers in which one passes a fibrous material impregnated with a thermosetting liquid resin through the heated forming conduit of a die composed of separable parts, pulling the solidified article past the outlet end of the <B> </B> Faculty.
Once the operation is settled, it can be continued without difficulty, indefinitely, or at least for a considerable time. However, due to the tension applied beyond the exit end of the die, and due to the nature of the materials used, it is necessary to make special arrangements for the start of production.
It is desirable in the production of many articles and profiles which can be produced by a process of the kind described, to employ fibrous reinforcements, for example webs or entangled fibers, which do not have by them- even appreciable tensile strength,
however, it is almost impossible to initiate an operation of the kind in question simply by threading a strip of nonwoven fibers through the die and pulling on this strip of fibers alone by means of a pulling mechanism. The web of nonwoven fibers by itself does not have sufficient tensile strength to be able to pull through it a workpiece being formed through the die during the forming operation.
In order to solve this problem, the method according to the invention is characterized in that in order to start said production, the die parts are separated to open the forming duct, in that a non-impregnated fibrous material is placed in the duct open and unheated so that portions of the fibrous material protrude from the inlet end and the outlet end of the die, in that the front end of the material is superimposed fibrous with a rigid pilot part,
in that the fibrous material is connected to the pilot part, in that the fibrous material placed in the open forming duct is impregnated with a curable liquid adhesive, in that the die is closed, in that heating the closed die and then pulling on the pilot piece to advance the resin-impregnated fiber material through the heated die.
The appended drawing represents, by way of example, an installation for a mode of implementation of the method according to the invention.
Fig. 1 is a general perspective view of the installation.
Fig. 2 is a partial elevational view of the installation with some parts shown in vertical section.
Figs. 3, 4 and S are views of certain parts shown in fig. 2 but on a larger scale and at different stages of the process.
The installation shown comprises a traction mechanism of the trolling type comprising two sets of shoes 6 arranged to move like an endless chain above and below the sheet being formed which is indicated at S in fig. 1.
These pads 6 engage the top and bottom surfaces of the sheet and pull the sheet and also the forming materials through the plant.
The pulling members are resiliently urged towards one another under considerable pressure, for example by a hydraulic system generally indicated by the letter H, so as to grip the sheet by friction. training courses. The pulling members are driven by the control mechanism appearing in the foreground of FIG. 1.
The frame 7 of the lagging mechanism is provided with consoles 8 which protrude from the frame at the input end of the traction mechanism and carry a stop or thrust plate 9 to which the die is connected and through which the thrust resulting from the The pull of the sheet being formed through the die is transmitted to the frame of the pulling mechanism.
This die is indicated generally at 10 in fi g. 1 and, as seen in FIG. 2, it comprises a lower part 11 and a removable upper part 12, the two parts of the die being shown assembled in the operating position in FIG. 1, but being shown separately in FIG. 2. The two parts of the die can be bolted together by a series of bolts 13 shown in fig. 2 which are arranged in two series along the two edges of the die.
When bolted together the two die parts define a closed channel in which the article is formed by curing the resin.
Fiber reinforcing webs or bands F 1.20 to 1.50 m wide are provided by rollers 15, six of these being shown in Figs. 1 and 2 and these six tablecloths. pass through a resin tank under a guide 16. The webs are impregnated in the resin tank with a thermosetting liquid material and the impregnated webs enter the duct formed between the two die parts 11 and 12 when they are assembled as indicated. in fig. 1.
The die portions form a channel of uniform cross section over most of the length of the die which cross section conforms to the cross section of the part being formed. This segment of the die is heated, for example, by heating elements embedded in the die itself to raise the temperature of the resinous material passing through the die and to harden the resin therein.
The part being formed exits the die in a solidified or hardened form and the solid part is gripped by the pulling mechanism which serves to advance the materials and the part through the installation during formation of the part.
The entry end of the die is flared by the chamfer 18 (fig. 2, 3, 4 and 5). This inlet end of the die is cooled, for example by means of cooling passages provided for the circulation of a cooling product. As the frame members pass through the resin in the resin tank 14, they are impregnated with an excess of resinous material, which excess is expelled and returned to the resin tank by the action of the end of the resin. entry to the sector.
As the impregnated and compressed fiber reinforcement advances through the heated area. from the die of uniform cross-section, the heat hardens the resin and the solid part exits the die as already mentioned above.
To make a sheet of the type shown in fig. 1, for example a sheet of 1 m 20 in width and 6 cm in thickness at least some of the fiber reinforcement elements F may comprise strands of fibers, preferably of glass fibers.
The reinforcing elements can also comprise a web of fibers or a sheet of yarns composed of fibers, for example glass fibers. In any case, all of these fibrous reinforcing elements have relatively low tensile strength, which is why it would be difficult to initiate the operation by simply threading the reinforcement through the resin tank, the die and the release mechanism. traction and starting the installation.
To start the operation, the upper part 12 of the die is separated from the lower part 11 as shown in FIGS. 2, 3 and 4. A pilot piece shown in figs. 2 to 5 at P is placed in the pulling mechanism with the rear end of it protruding above a support 11a formed by an extension of the lower die part beyond the exit end the conduct of the industry. The part 11a constitutes a table on which the pilot part P and the other elements are joined together overlapping and preferably linked together.
The pilot piece may be a piece formed previously from the sheet as indicated at S in fig. 1, or if such a piece is not yet available, the pilot part has any other suitable structure conforming at least approximately to the cross section of the part to be manufactured, for example, in the case of manufacture of a sheet such as that described above, the pilot part can easily consist of a sheet of plywood or be cut from such a sheet.
With the upper die part 12 separated, and without resin in the resin tank, the reinforcing bands or cloths F are threaded through the installation to the point where the front ends thereof are overlapped by , the rear end of part P, this overlap being shown in FIGS. 2 to 5. The overlapping parts are then secured together with an adhesive. This can be done by using any suitable adhesive or glue.
However, the bond is conveniently effected by coating the joint with a hardenable resinous material, which hardens in a reasonable time without requiring appreciable temperature rise above room temperature. Such a resin is also applied to the reinforcing fibers F located in the die itself, this being indicated at 19 in FIG. 4.
While the resin 19 is still liquid or at least quite soft, the upper die portion 12 is lowered and secured in place as shown in fig. 5. The materials and equipment are then allowed to stand for an interval of time without heating the die until the resin applied both at 19 and also at the lap joint on the table or support 11a has been applied. hardened.
The main resin is introduced into the resin tank after the die part 12 has been attached. This is shown in fig. 5 where the resin is represented at R and it will be appreciated that the resin tank is filled to a level sufficient to completely submerge the inlet opening of the die. When the preliminary resin applied at 19 and also on the lap joint has hardened, the die is heated and the lag plate mechanism is started.
As a result, the pilot part is advanced by the pulling mechanism and the overlap joint advances through the pulling mechanism and the latter causes the advance of the materials in the die itself and of the fiber reinforcement plies. from the supply coils 15, through the resin tank 14.
It is desirable that the resin applied at 19 ends a little before the flared entry of the die to prevent the resin from hardening in this flared entry of the die, which could cause the part to break due to the difficulty of the die. not wise of already hardened material in the duct of smaller cross section.
The reinforcing plies F located in the flared inlet end of the die at the time of initiation of the operation, may even be free of resin. This is only a very short length of dry fibers and tends to avoid constriction and consequent breakage of the fibrous material. Once the process is started as described above, the operation can continue indefinitely without breaking or stopping.
When the reinforcing elements are composed of intermingled fibers, rather than cloths or woven rovings, it is advantageous, since the bands of intermingled fibers have quite low tensile strength, to employ at least some fabrics woven during start-up. These can be used in addition to or instead of the bands of entangled fibers during start-up. Starter wicks may also be employed, particularly when unwoven webs of relatively low tensile strength are employed for the reinforcement of the article being manufactured.
As a further variation, the die surfaces may be coated with certain materials which reduce friction during start-up, for example sheets or strips of artificial cellulose, or with a lubricating coating of wax or silicone grease.
to facilitate the initiation of the sliding of the part being formed. One can first apply such a lubricating coating and then interpose a layer of cellulose between the lubricated surface and the materials deposited in the die to initiate the operation.
The resinous material employed, as indicated above, is of the heat setting or heat hardening type and preferably comprises an unsaturated poly ester resin in combination with a crosslinking agent, generally a monomer such as styrene, diallyl phthalate, vinyl. toluene methyl methacrylate triallyl cyanurate.
The resinous materials of the type in question are relatively stable at room temperature and depending on the proportions of the ingredients are in the form of a more or less mobile liquid. A hardener or accelerator, for example benzoyl peroxide, for example, is also preferably added at the time of use.
Advantageously, the resinous material employed also comprises a pulverized wax, for example locust bean wax in an amount ranging from 0.1% to approximately 5%.
A similar resinous material can be employed for the room temperature curing resin employed for the start-up. However, to ensure the setting of the resin at room temperature in a reasonable time, an activator must be added to the resinous material, for example cobalt naphthenate, alkyl mercaptans or aromatic dialkyl amines.