Armature pour la fabrication d'objets annés
La présente invention a pour objet une armature pour la fabrication d'objets armés, en particulier de produitsl en résine synthétique, tels que feuilles, tubes, structures sandwich, réservoirs, récipients et autres articles.
L'armature faisant l'objet de l'invention comprend des fils métalliques fins de grande longueur, étendus parallèlement, étroitement adjacents les uns aux autres et liés à une surface d'une nappe de support allongé de manière à rester parallèles et exempts d'ondulations.
Le fil utilisé peut tre un fil d'acier doux ou d'acier dur étiré, un fil d'acier inoxydable, d'aluminium, de bronze ou d'alliage de nickel, par exemple de l ! donel , suivant l'emploi final du stratifié.
La nappe de support peut tre une toile tissée, non tissée et liée, du papier, les filaments ou fils espacés, disposés transversalement, de préférence sensiblement parallèle, ou une feuille de résine synthétique thermoplastique ou thermodurcissable, qui peut tre homogène ou sous forme de filet.
Les fils métalliques fins qui ont un diamètre de préférence compris entre 0,25 et 1,25 mm, ou encore mieux entre 0,15 et 0,35 mm, sont orientés unidirectionnellement sur de grandes longueurs et sont sensi blement droits et exempts d'ondulations. I1 est évident que si l'article terminé doit offrir une résistance à la traction, cette dernière serait fortement affaiblie si l'armature pouvait s'allonger appréciablement ou si elle n'était pas droite.
Si les fils d'armature présentaient des ondulations quelconques, il se produirait, lors de l'application d'un effort de traction sur l'objet de résine synthétique auquel les fils ondulés seraient incorporés, une perte d'efficacité de l'armature, due au fait que les fils ne participeraient pas à la résistance de l'objet en résine synthétique armée avant que l'objet ait été allongé jusqu'au point où toutes les ondulations des fils auraient été redressées.
Les fils sont de préférence collés à la nappe de support au moyen d'un adhésif en résine synthétique.
Une autre manière préférée de coller les fils à la nappe de support consiste à utiliser un liant inorganique.
Comme liant inorganique particulièrement avantageux, on peut t citer le phosphate d'aluminium, que l'on pré- pare en faisant réagir de l'hydroxyde d'aluminium avec de l'acide ortho-pllosphorique. Ce liant a pour avantage que l'armature ainsi obtenue présente une très bonne résistance à la chaleur, et que sa solidité s'améliore avec les températures croissantes.
Des formes d'exécution de l'objet de l'invention sont représentées à titre d'exemple au dessin annexé, dans lequel:
La fig. 1 montre une première forme d'exécution.
La fig. 2 montre une deuxième forme d'exécution.
La fig. 3 montre une e troisième forme d'exécution, et
la fig. 4 est une représentation schématique d'un procédé préféré pour la fabrication d'une forme d'exécution de l'armature, objet de l'invention.
L'armature représentée à la fig. 1 comprend des fils métalliques fins 1, étendus parallèlement et étroitement adjacents les uns aux autres, et collés de la manière ici décrite à une nappe de support allongée 2.
Dans la forme d'exécution de la fig. 2, la nappe de support est constituée par des filaments ou des fils 3, disposés transversalement et espacés, en formant de préférence un angle d'environ 90o avec l'axe des fils parallèles 1, et de préférence collés ou soudés aux fils parallèles, étant entendu que le soudage est applicable lorsque les filaments. ou les fils sont thermoplastiques.
De tels filaments peuvent tre en nylon, en polypropylène, en téréphtalate de polyéthylène, en polyéthylène, et en matières similaires pouvant tre soudées à chaud sur la couche de fils métalliques. Une telle combinaison de fils métalliques dans une direction et de filaments de résine synthétique dans l'autre direction donne une armature particulièrement souple et drapable, acceptant très bien une résine de collage et de stratification. Avec une telle matière, le moulage ne nécessite pas de températures et de pressions élevées.
Il est clair qu'une couche de filaments croisés en résine synthétique, qui peuvent tre parallèles ou sous forme de tissage ou de filet, peut tre soudée par sa face inférieure à une couche de fils métalliques parallèles et par sa face supérieure à une autre couche qui peut éventuellement former un angle avec les fils mé talliques de la couche inférieure. Il est mme possible d'édifier une armature assez épaisse de cette manière en faisant alterner des couches de fils métalliques parallèles et de filamentsl croisés en résine synthétique. Un mat composite ainsi formé est représenté à la fig. 3.
Ce mat comprend deux couches, à savoir une couche supérieure comprenant des fils métalliques fins 1, collés à une nappe de support 2 et superposée à une couche inférieure 2'. Un tel mat composite peut présenter une grande importance dans différents emplois, quoique cet ensemble de couches ne présente évidemment pas une grande souplesse.
On comprendra qu'en plus des filaments en résine synthétique thermoplastique, on, peut utiliser des filaments de verre, qui sont également de nature thermoplastique, et que tous ces filaments thermoplastiques en verre ou en résine synthétique peuvent tre employés pour la fabrication d'une toile tissée, non tissée ou collée, et en outre que, lorsque la nappe de support est composée de l'une ou l'autre des toiles susmentionnées, produites à partir de filaments thermoplastiques, les fils métalliques peuvent tre soudés à la nappe.
Ce soudage peut tre réalisé par un simple chaud fage suffisant pour provoquer un début de fusion à la surface des filaments, afin que ces derniers se soudent aux fils métalliques au cours du refroidissement. Dans certains cas, il peut tre nécessaire de pourvoir les fils métalliques d'un revtement préalable, assurant une bonne adhérence des filaments ou des fils thermoplastiques.
Parmi les adhésifs en résine synthétique qui sont utilisables, on peut mentionner les résines polyester et les résines époxy. La résine peut tre utilisée en quantité aussi faible que possible, juste suffisante pour mouiller la face inférieure du fil là où il entre en contact avec la toile liée, ou elle peut tre utilisée en plus grande quantité.
Lorsque la nappe de support est constituée par une feuille homogène de résine synthétique, les fils métalliques fins et droits peuvent tre partiellement noyés dans la feuille, au lieu d'tre simplement étendus sur la surface de la feuille. Les résines synthétiques utilisables comprennent les résines thermodurcissables (stade B), par exemple les résines époxy ou polyester, ou elles peuvent tre des résines synthétiques thermoplastiques telles que le chlorure de polyvinyle et le polyéthylène, suivant les résines synthétiques avec lesquelles l'armature doit tre associée.
Les armatures constituées au moyen de ces feuilles de résine synthétique peuvent tre facilement transformées en produits stratifiés par superposition d'une ou plusieurs des feuilles contenant les fils métalliques l'une sur l'autre et collage des feuilles les unes aux autres au moyen de chaleur et de pression ou au moyen d'adhésifs ou de résines supplémentaires ou d'une combinaison de ces moyens. Pour la fabrication d'une armature stratifiée, les feuilles individuelles peuvent tre disposées de telle manière que les fils métalliques soient sensiblement parallèles dans toutes les couches individuelles, ou les fils peuvent former un quelconque angle prédéterminé, par exemple entre les couches adjacentes.
L'armature faisant l'objet de l'invention peut tre avantageusement fabriquée par un procédé consistant à assembler des fils métalliques fins provenant de bobines portant ces fils, à amener lesdits fils sous tension, disposés parallèlement et proches les uns des autres, sur la surface d'une nappe de support allongée telle que décrite plus haut, et à coller lesdits fils à la surface de la nappe de support tout en les maintenant parallèles et non ondulés.
Une mise en oeuvre préférée de ce procédé, utilisant une bande transporteuse pour la fabrication de longueurs continues d'armature, est représentée schématiquement à la fig. 4.
Dans cette mise en oeuvre, des fils métalliques fins 1 sont collés à une longueur continue d'une nappe de support 2. Ces fils proviennent d'un certain nombre de bobines 4 et sont tirés sous tension à travers un ou plusieurs guides 5, par lesquels ils sont guidés de manière à tre parallèles les uns aux autres et proches les uns des autres.
Ces fils sont ensuite guidés à travers un bain de polissage, un dispositif essuyeur et un bain de dégraissage, tous représentés schématiquement par le bloc 6.
Les fils propres et polis sont ensuite revtus d'un adhésif ou d'un liant approprié, par exemple d'un adhésif en résine synthétique. Ainsi, après avoir quitté le bain de dégraissage, les fils métalliques pass;ent à travers ou sur un distributeur de résine, représenté schématiquement par les rouleaux 7, qui enduisent les fils, en particulier leur côté intérieur, d'une quantité prédéterminée d'adhésif.
Après le distributeur de résine, les fils métalliques traversent un peigne ou autre guide-fil 8, qui maintient les fils à l'écartement mutuel auquel ils doivent tre déposés sur la nappe de support.
Cette nappe de support est débitée par un rouleau d'approvisionnement 9, sur un transporteur à ruban 10, de préférence à ruban d'acier. Pour éviter une adhé rené du produit au ruban 'du transporteur, on peut traiter le ruban avec un agent de démoulage approprié, ou on peut le munir d'une couche de matière non collante, par exemple de cellulose régénérée ou de chlorure de polyvinyle, sous ladite nappe de support.
La nappe de support sur le transporteur est immédiatement suivie par les fils parallèles revtus d'adhésif.
La vitesse du transporteur est déterminée par la production désirée et par le temps nécessaire au durcissement de l'adhésif résineux. Pour faciliter et accélérer la prise de l'adhésif, il est préférable d'enfermer la partie supérieure du transporteur dans un four 11, qui peut tre du type infrarouge ou à circulation d'air.
L'armature durcie quittant le ruban transporteur s'enroule sur un rouleur récepteur 12.
Dans l'utilisation d'un appareil tel que décrit si- dessus, le nombre de bobines dépend du nombre de fils métalliques par millimètre et de la largeur totale de l'armature à fabriquer. Avec des fils d'un diàmètre de 0,15 à 0,36mu, deux fils par millimètre et une largeur de l'armature de 900mu, il faut un râtelier de 1800 bobines.
En outre, si le ruban transporteur doit avoir un débit de, par exemple, 61 m/h, et si une cuisson d'environ 3 mn est nécessaire pour la résine adhésive, il faut un four d'une longueur d'environ 3 mètres.
Pour la production de longueurs plus courtes d'armature, le ruban transporteur Idécrit ciaessus peut tre remplacé par un tambour rotatif. La largeur du tambour correspond à la largeur de l'armature, et la circonférence du tambour correspond à la longueur désirée. La méthode est sensiblement la mme que celle utilisée avec le transporteur à ruban, sauf que, à titre de variante, les fils peuvent tre appliqués sur le tambour sous forme d'une hélice Multistart sur la nappe de support. Ceci permet de réduire le nombre de bobines utilisées pour l'alimentation en fils métalliques.
La matière terminée est découpée et séparée du tambour lorsqu'une feuille plate est désirée, et le tambour peut tre réutilisé immédiatement après pour la production d'une autre feuille d'armature.
Des feuilles d'armature à fil métallique telles que décrites peuvent tre collées à une face, ou de préférence aux deux faces, d'une feuille ou d'un noyau en un matériau de construction léger, par exemple en bois, en fibres agglomérées, en mousse de résine synthétique, en plâtre ou en liège, dans le but de former une structure sandwich à haute résistance. L'avantage particulier de ces armatures est qu'elles fournissent ulule structure sandwich auto-supportante et capable de supporter des charges considérables et de fortes contraintes.
Si le noyau est Idoublé à l'extérieur d'une ou de plusieurs feuilles de l'armature, collées dans une ou plusieurs directions, on peut obtenir des panneaux sandwich présentant une résistance à la traction élevée et prédéterminée dans toutes directions choisies, combinée à une rigidité avantageuse.
A titre d'exemple d'une telle structure sandwich, une couche de bois de balsa à grains en bout, de 25 mm de largeur et de 19 mm d'épaisseur, a été recouverte de chaque côté d'une couche d'armature à fils métalliques, l'armature étant collée au bois Ide balsa. Les fils avaient un diamètre de 0,25 mm, étaient en un acier étiré dur offrant une résistance à la traction de 315 kg/mm-, et il y avait 24 de ces fils par cana, tous parallèles.
Sur une portée de 10 cm, on a appliqué une charge statique de 68 ka. La flexion n'a été que d'environ 0,5 mm, et elle n'a montré aucune tendance à augmenter pendant un laps de temps considérable. Ceci correspond à une contrainte dans l'armature à fils métalliques de 24 kg/ mm2, un nombre qui serait inatteignable pratiquement avec du verre, par exemple.
Des articles en résine synthétique armée peuvent tre réalisés par application d'une, résine synthétique sur l'armature décrite ci-dessus, et mise Ide la résine synthétique et de l'armature dans la forme désirée.
Les armatures dans lesquelles tous les fils métalliques s'étendent dans une seule direction peuvent tre enroulées autour de mandrins pour la fabrication de tuyaux, de récipients, de moteurs de fusée, de réservoirs sous pression, etc. Ces récipients présentent un rapport résistanoe-poiids très élevé à des prix de revient qui sont économiquement très supportables.
Dans les cas où ces stratifiés, spécialement ceux enroulés sur des mandrins ronds, sont appelés à tre exposés à l'attaque par des agents corrosifs, un revtement interne en d'autres résines, de préférence appliqué sur le mandrin avant l'enroulement de l'armature à fils métalliques, protège les fils. Ces revtements ou doublages se sont avérés particulièrement efficaces lorsqu'ils sont faits en résine époxy, en résine polyester du bisphénol A, en résine de furanne ou en condensant fwrarmiie-phénol, ou encore en toute une gamme de matières thermoplastiques, par exemple chlorure de polyvinyle, polytliylène, polypropylène, résine polyéther chlorée ou résine fluorée.