Procédé pour la fabrication de tubes de matière plastique, installation pour sa mise en aeuvre et tube obtenu par ce procédé L'invention se refère à un procédé pour la fabrication de tubes et matière plastique, une installation pour sa mise en neuvre et le tube obtenu, le tout dans le but prin cipal d'obtenir des produits exempts de tous les défauts qui apparaissent dans ceux d'origine usuelle.
Selon. le procédé ordinaire de fabrication, on obtient les tubes en question par pulvérisation ou pulvérisation simultanée ce qui veut dire que l'on applique en même temps dans l'élément de moule des résines et des matières fibreuses et que l'on obtient ainsi un mélange dans lequel les fibres sont disposées en désordre et sont fixées par les résines, ce qui a pour effet que les tubes présentent des aspérités superficielles dues aux portions de fibres qui émergent de la masse résineuse.
L'inconvénient ci-dessus se complique parce que les fibres mentionnées qui font saillie hors de la résine per mettent la pénétration d'humidité par porosité, surtout si l'on tient compte du coefficient de dilatation différent de ces matières. Il en résulte qu'avec les variations de tem pérature des voies de pénétration de l'eau ou d'autres liquides s'établissent, provoquant ainsi une détérioration plus ou moins active des tubes.
Outre l'effet destructif ci-dessus, les tubes en question sont sujets à d'autres inconvénients tels que des varia tions de leur calibre, le temps plus long nécessaire à leur fabrication, la limitation du diamètre maximal, des diffi cultés- dans le fonctionnement de la machine et d'autres inconvénients de caractère secondaire.
Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on dispose, à l'intérieur d'un moule tubulaire rota tif une première couche à base de résine synthétique, au moins une couche contenant des fibres de renforcement orientées et une autre couche à base de résine, les diver ses couches étant rendues solidaires entre elles par l'imprégnation des fibres avec la résine et retenues dans le moule par action centrifuge jusqu'à leur durcissement.
De préférence, on ajoute à la résine de la première couche des matières accessoires comportant des cataly seurs, par exemple, accélérateurs, charges et colorants, on laisse cette couche se gélifier et commencer à polymériser après quoi on dispose d'abord une couche concentriquement à la première couche d'un mélange de fibres et de résine, les fibres s'imprégnant dans le moule avec la résine par suite de la rotation du moule et ensuite la couche la plus intérieure, les couches formant le tube fini par leur polymérisation.
Préférablement, on utilise des fibres de verre qui sont projetées, avant d'être imprégnées, à l'intérieur du moule à l'aide d'une tête d'injection s'avançant le long du moule, le mouvement relatif entre la tête et le moule en rotation effectuant une disposition des fibres en bandes hélicoïdales.
La couche munie d'éléments de renforcement peut à son tour comprendre une sous-couche (centrale ou non) d'une matière présentant des propriétés physiques diffé rentes, convenant au but auquel est destiné le tube, par exemple d'une résine de polyuréthane normale ou bien dilatée, notamment sous forme de mousse élastique.
Dans d'autres cas, il peut être intéressant de disposer une couche élastique (pour amortir et absorber les dila tations et/ou contractions relatives éventuelles ainsi que les efforts mécaniques de choc, etc.) entre la couche la plus intérieure du tube et la couche adjacente, ou en une autre position intermédiaire quelconque selon l'appli cation du tube en question.
L'installation pour la mise en aeuvre du procédé objet de l'invention est munie de moyens pour l'amenée dosée des matières formant les couches, de moyens pour mélanger ces matières, de moyens pour couper les fibres, des moyens pour déplacer un dispositif de projection des matières à l'intérieur du moule le long de celui-ci et des moyens pour déplacer latéralement des moules.
L'installation peut présenter des éléments d'ajuste ment réglable pour la retenue de moules de diamètres différents, ces éléments s'appuyant sur des rouleaux insérés dans une courroie qui entoure le moule corres pondant.
Les rouleaux de coupage des fibres de renforcement (de verre ou autres) ont préférablement leurs axes parallèles à l'axe du moule dans lequel ils agissent.
L'installation pourra présenter plus d'un équipement de projection ou d'injection, ceux-ci étant disposés dans les zones de travail jugées appropriées; cela permet une cadence de travail plus rapide.
Le tube obtenu selon le procédé de l'invention est formé de plusieurs couches concentriques, les couches intérieure et extérieure étant composées d'une résine synthétique tandis que les couches intermédiaires se com posent d'une mélange de résine et de fibres de verre coupées, les couches étant homogènes et compactes, à surfaces lisses.
Une forme d'exécution de l'installation pour la mise en ouvre du procédé objet de l'invention est représentée dans le dessin annexé sur lequel La fig. 1 montre en élévation latérale l'ensemble du système de dosage et de projection de matières pour le moulage des tubes.
La fig. 2 montre en élévation frontale le système de la figure précédente.
La fig. 3 est une vue analogue à la fig. 1, en sa partie centrale, selon une variante du système d'actionnement. Les fig. 4 et 4a montrent schématiquement le dispo sitif mélangeur et doseur et une variante des éléments d'agitation.
La fig. 5 montre en élévation frontale l'appareil qui réalise le déplacement latéral des moules pendant les phases successives de formation des tubes.
La fig. 6 est un plan de l'appareil de la figure pré cédente.
La fig. 7 montre schématiquement la façon dont on dispose la couche intermédiaire de renforcement pour la formation des tubes, une fois la couche extérieure déposée et avant le dépôt de la couche intérieure.
La fig. 8 montre en coupe longitudinale une partie du moule et du tube obtenu dans celui-ci.
La fig. 9 montre en perspective la façon dont se fait l'application de la couche de renforcement à l'intérieur d'un moule, pour la formation d'un tube.
La fig. 10 montre en élévation latérale une coupe longitudinale du moule et du tube obtenu ainsi que des éléments d'expulsion pour son démoulage.
La fig. 11 est une vue analogue à la fig. 1 montrant une variante du chariot mobile et son actionnement.
La fig. 12 montre en coupe longitudinale un détail d'un couvercle de fermeture partielle du moule qui est démontable.
La fig. 12a montre un quart d'une vue frontale du couvercle de fermeture de la fig. 12.
La f=g. 13 est une vue analogue à la fig. 12 montrant une variante.
La fig. 13a est une vue analogue à la fig. 12a montrant une variante.
La fig. 14 est une vue analogue à la fig. 12 montrant une autre variante.
La fig. 14a est la moitié d'une vue frontale de la variante de la fig. 14.
La fig. 15 est un plan d'une installation selon une forme de réalisation de l'invention. Les fig. 16 et 17 montrent respectivement une variante d'exécution de l'installation représentée par les fig. 5 et 6.
Dans la fig. 1 est représentée une machine qui est constituée par une charpente fixe 1 pour un chariot mobile 2 portant un châssis 3 qui contient les éléments d'amenée servant à former les tubes de matière plastique.
La charpente 1 se compose de pieds 4, d'un longeron 5, de guides inférieurs 6 et de guides supérieurs 7 ; dans cette charpente se trouvent un moteur électrique 8 et un dispositif de transmission 9. Dans d'autres cas, comme l'illustre la fig. 3, on prévoit un moteur électrique 10 remplaçant celui qui est cité ci-dessus, avec un pignon 11 qui engrène avec une crémaillère, ou bien avec une vis sans fin non représentée.
Dans la fig. l., le chariot mobile 2 est composé de montants 13 et de traverses 14 solidaires du châssis 3. A ce châssis est fixé un tube 15 qui contient les tuyauteries 16 d'amenée des matières servant à la formation du tube de matière plastique, ces tuyauteries débouchant dans une sortie formée par l'ensemble de la tête mélan geuse 20. Le même châssis 3 présente une trémie 21, des supports 21', un groupe d'actionnement 22 et des bobi nes portant le fil de renforcement 23 qui est supporté dans des guides appropriés et un conduit 24 servant à amener de la matière de la trémie 21 à la tête 20.
Les déplacements pour l'avance et le recul du chariot 2 sont obtenus au moyen du moteur électrique mentionné 8, accouplé à un réducteur 25 par l'intermédiaire d'une poulie menante 26, d'une courroie 27 et d'une poulie menée 28 et du dispositif de transmission 9 qui est constituée par une roue dentée primaire 29 et des roues secondaires 30 avec des chaînes respectives 31 et 32. Le chariot 2 coulisse entre les guides 6 et 7 grâce à des roues 33, 34 et 35.
Selon une variante représentée par la fig. 11 (où l'on a désigné les éléments homologues par les mêmes réfé rences que sur la fig. 1), le chariot mobile 2 est composé de montants 13 qui se prolongent chacun dans le haut par une joue 14 solidaire du bâti 3. Les dépla cements du chariot 2 sont assurés par un moteur 10 et par l'intermédiaire de mécanismes appropriés 11 qui coopèrent avec d'autres moyens correspondants fixes 12 et ces déplacements sont guidés grâce à des roues ou organes similaires 33 et 34.
La tête mélangeuse 20, voir fig. 4, est constituée par un récipient 36 dans lequel débouchent un conduit 37 destiné à la résine, un autre conduit 38 destiné à un cata lyseur, un autre conduit 39 destiné aux charges et un autre conduit 40 destiné à un solvant qui sert au nettoyage à la fin de la phase de projection.
Il existe un conduit 42 destiné à des résines spéciales, en combinai son avec un autre conduit 43 destiné au catalyseur cor respondant, ainsi que d'autres pour les cas où il faut des dosages supplémentaires de produits chimiques stabili- sants ou qui confèrent aux résines des propriétés spé ciales, par exemple le conduit 41. Un arbre rotatif 45 porte des palettes 46 qui ont pour fonction de mélanger les produits mentionnés ; on peut remplacer les palettes 46 par d'autres éléments agitateurs, par exemple la paire de cônes 46a.
Une carcasse 47 loge des éléments cou peurs 48 et 49 qui servent à couper la matière de ren forcement 23.
Un tube 50 situé à la partie inférieure de la tête 20 reçoit le mélange 51 et le verse à travers des orifices 52 dans le moule, pendant que la fibre coupée 53 est pro jetée au même endroit. Les matières qui composent le mélange 51 sont dosées par des appareils de précision logés dans un coffret métallique annexe 111, voir fig. 15.
La système de centrifugation, fig. 6, comprend une centrifugeuse qui se compose d'une tête motrice 55 et d'une tête de guidage 56. Le groupe moteur se compose d'un variateur électrique 57 qui transmet le mouvement au moule 58 par la courroie 59, fig. 5, montée sur des poulies 60 et tendue par une autre poulie 61 réglable à son tour par un mécanisme de commande 62, dans le but de régler la tension de la courroie pour son adaptation à des moules de différents diamètres.
L'ensemble des poulies citées, situé sur un bras basculant 63, est actionné par un cylindre hydraulique 64 qui permet l'entrée, le centrage, la tension de la courroie et l'expulsion du moule 58. Le bras basculant 63 entraîne dans son mou vement le mécanisme 62 qui, à son tour, est rendu solidaire du bras tendeur 65 par le bras basculant 63.
Le moule 58 est également guidé par des roues 66 situées sur une plate-forme 67 animées de mouvements ascendants et descendants de manière à s'ajuster au diamètre du moule. Tout le groupe moteur mentionné est monté sur un bâti 68.
La tête de guidage 56, fig. 6, est constituée par le même ensemble cinématique que l'on a décrit, à l'excep tion de la courroie 59, du tendeur 62, du bras tendeur 65 et du variateur électrique 57.
Il existe en outre, sur la fig. 6, des sorties d'air chaud ou autres gaz dans l'embouchure motrice 70 et des émet teurs d'infrarouge 71 pour accélérer la polymérisation de la matière. Cette action de chauffage s'effectue en fonction de la. nature de la résine utilisée et avec les gaz appropriés à cette résine (s'il y a lieu) pour éviter l'in hibition superficielle ou activer la polymérisation.
Une variante du système de centrifugation, repré sentée par la fig. 17, comprend une centrifugeuse qui se compose d'une tête motrice 125 et d'une tête de gui dage 126. Le groupe moteur se compose d'un variateur électrique 128 qui transmet le mouvement au moule 58 par la courroie 129, fig. 16, montée sur des poulies 130 et tendue par une autre poulie<B>131,</B> réglable à son tour par un mécanisme de commande 132 permettant de régler la tension de la courroie pour l'adaptation à des moules de différents diamètres, l'ensemble des poulies citées,
situé sur une plate-forme basculante 133, est actionné par un cylindre hydraulique 134 qui permet l'entrée, le centrage, la tension de la courroie et l'expul sion du moule 58. Le bras basculant 133 entraîne dans son mouvement le mécanisme 132. Le moule 58 est éga lement guidé par des roues 135 situées sur une plate- forme 136, avec un mouvement ascendant et descendant pour s'ajuster nu diamètre du moule. Tout le groupe moteur mentionné est monté sur un bâti 137.
La tête de guidage 126 de la fig. 17 est formée du même ensemble cinématique que l'on a décrit, à l'exception des cour roies 129, du tendeur 132 et du variateur électrique 128. Il existe en outre des sorties d'air chaud ou autre gaz dans l'embouchure motrice <B>138</B> et des émetteurs d'infra rouge 139 pour accélérer la polymérisation de la matière; cette action de chauffage s'effectue en fonc tion de la nature de la résine utilisée et avec les gaz appropriés à cette résine s'il y a lieu, pour éviter l'inhi bition superficielle ou activer la polymérisation.
Le système d'alimentation de la centrifugeuse, voir fig. 16, se compose de longerons 140 munis de pieds 141, sur les longerons 140 sont prévus des mécanismes d'achèvement et de préparation qui sont constitués par des roues 142 qui permettent la rotation du moule 58 et qui sont situées sur un bras basculant 143 qui déter- mine l'entrée, le centrage et la sortie du moule 58, le tout étant commandé par des micro-interrupteurs,
des circuits électroniques de temporisation et d'automatisa tion ainsi que par les cylindres hydrauliques et pneuma tiques nécessaires et actionné par un moteur électrique 144 qui fait tourner le moule. De même, sur chacun des longerons 140 se trouve un guide 147 (fig. 17), ces lignes étant alignées entre elles, et dans ces guides sont encas trés des moyens appropriés de centrage et de position nement 148 des moules 58, les moules étant munis d'une couronne circulaire 93 qui joue un rôle de centrage du moule en direction axiale, en s'encastrant dans les gui des 147 et les éléments de centrage 148.
Dans l'une des embouchures du moule 58 se trouve un système de chauffage<B>161</B> similaire à celui mentionné plus haut.
Sur les longerons 140 se trouvent des mécanismes de préparation 143 (fig. 17) identiques à ceux qu'on a cités plus haut; tout ce système d'alimentation est complété par deux chariots réunis entre eux par un système de traction synchronisé et qui se déplacent tous deux simul tanément. Ces chariots 145 et 146 coulissent sur des gui des 149 et 150 grâce à une tige filetée 151 actionnée par un moteur électrique 152.
Sur ces chariots se trouvent des mécanismes élévateurs qui impriment un mouve ment ascendant et descendant aux moules 58, chacun grâce à un support 153, 154, ceux-ci les soutenant à leurs extrémités.
Le système d'alimentation de la tête centrifugeuse est réalisé par le transport du moule à ce système au même moyen d'un mécanisme d'entraînement formé par des guides 155, une chaîne sans fin 156 (fig. 16) qui coulisse sur les guides 155 en entraînant des bras 157 munis à leurs extrémités de roues 158 qui poussent le moule 58 vers la tête centrifugeuse en le plaçant dans la position voulue pour qu'il soit centré par les dispositifs déjà mentionnés.
Une fois le procédé de centrifugation terminé, les dispositifs de centrage libèrent le moule 58 qui est entraîné vers les chariots élévateurs au moyen de la même chaîne sans fin 156, avec le bras 157 à l'extrémité duquel se trouvent les roues;
une fois qu'il se trouve à la hauteur des chariots élévateurs 145 et 146, ceux-ci l'élèvent et le déplacent, par-dessus les moules 58 (posi tions C et B) jusqu'à le placer dans le dispositif d'achè vement (position A) en le laissant sur les roues 142, en même temps que le déplacement cité s'effectue le trans port du moule de la position C à la tête centrifugeuse.
On peut utiliser les mêmes chariots 145 et 146 pour élever les moules du sol aux longerons 140 en plaçant les chariots dans la position A de la fig. 16 et en leur accouplant des dispositifs 162 permettant d'effectuer ces opérations.
Le système d'alimentation de la centrifugeuse, voir fig. 5, se compose de longerons supérieurs 72 et infé rieurs 73 réunis par des pieds 74. Sur le longeron supé rieur 72 se trouvent des mécanismes de préparation qui sont constitués par des roues 75 qui permettent la rotation du moule 58 et sont situées sur un bras bascu lant 76 qui détermine l'entrée, le centrage et la sortie du moule 58, le tout étant commandé par des micro- interrupteurs, des circuits électroniques de temporisa tion et d'automatisation,
ainsi que par les cylindres hydrauliques et pneumatiques nécessaires, et actionné par un moteur électrique 77 qui fait tourner le moule. En outre, voir fig. 6, sur les longerons 72 et les élé vateurs 80 et 81 du système d'alimentation de la centri fugeuse, ainsi que dans celle-ci, il existe autant de gui des 81a alignés entre eux et sur lesquels s'encastrent des moyens appropriés de centrage et de positionnement 81b des moules 58, les moules étant munis d'une cou ronne circulaire 93a qui joue un rôle de centrage du moule en direction axiale en s'encastrant sur les guides 81a et les éléments de centrage 81b.
Dans l'une des embouchures du moule 58 se trouve un système de chauffage 78 semblable à celui qu'on a cité.
Sur le longeron inférieur 73 (fig. 5) se trouvent des mécanismes d'achèvement 79 identiques à celui du Lon geron supérieur 72. Tout ce système d'alimentation est complété par deux élévateurs; l'un est l'élévateur 80 qui transporte les moules 58 du longeron inférieur 73 au longeron supérieur 72 et un autre est l'élévateur 81 qui permet le passage des moules du longeron supérieur 72 à la centrifugeuse et qui, une fois les opérations termi nées, les descend au longeron inférieur 73 d'où ils arri vent au mécanisme d'achèvement grâce à la pente que présente ce longeron.
Les tubes 82 obtenus dans l'installation décrite, voir fig. 7, se composent d'une couche extérieure 83 à base de résine ou mélange de résine, d'une couche centrale 84 à base de fibres de verre ou similaires coupées 53, mélangées d'une résine 51, et d'une couche intérieure 85 de résine ou mélange de résine.
La tête 20, voir fig. 7, située à l'entrée d'un moule tubulaire cylindrique 58, projette à l'intérieur de celui- ci une résine<B>51</B> qui forme la couche 83 par un effet centrifuge dû à la rotation du moule lui-même, la cou <I>che</I> étant retenue à sa surface intérieure ;
ensuite, on applique la deuxième couche 84 de type mixte (étant donné la composition à base de fibre de verre ou autre matière de renforcement sur laquelle on applique l'im prégnation mentionnée), les portions de fibre 53, par leur projection même, s'orientent longitudinalement étant donné que la couche de fibre prend une disposi tion hélicoïdale par suite de la rotation du moule 58 et de l'avance de la tête 20, ce qui assure au tube obtenu une résistance mécanique élevée. Enfin, on forme la couche 5 de résine seule, placée sur la couche mixte mention née à laquelle elle adhère ou pour mieux dire, avec laquelle elle se solidarise en polymérisant en contact intime avec la couche mixte qui se trouve elle-même à un état avancé de gélification.
Le châssis 3, voir fil-. 1 et 11, se meut Iongitudinale- Pient po'ar déplacer la tête 20 d'une extrémité à l'autre dot moule 58, à la phase active et lors du recul qui suit. Des cercles ou couvercles partiels de fermeture 90, voir fia. 8. situés aux deux extrémités, permettent d'immo biliser le tatbe 82 à l'intérieur du moule 58.
Les tubes 82 sont séparés du moule par un dispositif d'extraction 91, voir fi-. 10 et 15, qui présente des longerons 92 conçus nous saisir des anneaux extérieurs 93 du moule 58, en coopération avec un dispositif d'expulsion 94, de sorte que pndant que ce dispositif d'expulsion eomni_unique au tube 82 une avance axiale, grâce à sa tige 95, le sup- port 91 retient le moule 58 pour détacher le tube 82.
Selon un mode d'exécution, voir fig. 12, à chaque extrémité du moule 58 est soudé un des anneaux 93 muni des vis 98 qui s'encastrent chacune dans une rainu re 99, les rainures présentant des extrémités 99a (fig. 12a) de dimensions plus grandes pour ?e passage des têtes des vis 98, disposées sur un anneau 100 de rampe ondulée, dont les crêtes ou les parties les plus écartées des embou chures du moule 58 vers l'extérieur correspondent aux zones étroites des rainures 99.
Le couvercle de fermeture partielle 96 de chaque embouchure du moule 58, dont la face intérieure 97 est inclinée vers le moule pour empêcher les sorties éven tuelles de matière projetée, se fixe à l'extrémité corres pondante grâce aux moyens d'assemblage rapide qui sont indiqués en détail, par une simple rotation de l'an neau 100 (par les moyens appropriés).
Pour établir une butée de montage on prévoit cha que fois un manchon d'espacement 101 et pour éviter la chute de l'anneau 100 une fois les couvercles 96 démontés, on prévoit les vis à tête appropriées dont les tiges traversent l'anneau 100 par des rainures 102, ces vis (non représentées) se fixant aux couvercles 96 sans empêcher la rotation.
Selon une variante du mode d'exécution ci-dessus, voir fig. 13, chaque anneau 93 présente une rainure dans laquelle peut s'encastrer à volonté un crochet d'ancrage<B>103</B> soumis à une certaine pression grâce à un ressort 104 et dont l'extrémité opposée présente une têie d'actionnement 105, l'ensemble étant disposé dans des boîtes solidaires des couvercles 96 et pouvant tour ner librement dans celles-ci, ce qui permet de monter les couvercles 96 sur le moule 58 ou de les démonter.
Dans une autre variante, fig. 14, les moyens d'assem blage démontables entre les couvercles 96 et le moule 58 sont constitués par des anneaux fendus et évidés<B>106</B> qui présentent des éléments appropriés de fixation et d'ajustement 107 pour permettre le montage et le démontage des couvercles 96.
Sur la fi-. 15, on voit une installation comportant un ensemble de cuves d'emmagasinage et d'homogénéi sation de matières premières<B>108,</B> 109 et 110, le coffret doseur de haute précision <B>111</B> qui comprend lui-même les appareils de dosage des matières premières et ceux qui sont nécessaires aux produits chimiques nécessaires, ainsi. que les cuves conditionnées destinées à ces der niers, avec les autres éléments de contrôle et de sécurité;
un pupitre 112 de programmation et de contrôle de tout l'ensemble ; un système d'injection 113 et 114 ; un système de centrifugation 115 ; un système de chauf fage et de conditionnement d'atmosphère <B>116,</B> un sys tème d'expulsion et d'extraction 117 et 118 (ce dernier <B>118</B> étant lui-même formé d'un pont extracteur 119, d'un élément de blocage 120, d'un chariot support trans porteur 121, d'un coffret de contrôle et de programma tion du système, l22).
Les tubes 82 présentent des avantages remarquables relativement aux tubes de type courant obtenus par pul vérisation ou au moyen d'un filament enroulé. Dans ce dernier cas, la résine contient une quantité importante d'air qui diminue la résistance de la matière et elle devient cassante; le procédé de pulvérisation engendre aussi des vapeurs -nuisibles, le mélange de la résine avec les matières accessoires est défectueux et nuit à la qua- Iité du produit;
les pistolets pulvérisateurs doivent être nettoyés fréquemment parce que la matière y poly mérise; les tubes ne sont pas obtenus avec des dimen sions exactes quant à l'épaisseur des couches, la ma tière de renforcement n'est pas convenablement impré gnée ; la résine polymérise entre 23 et 30 C (durée de stockage), ce qui oblige à prévoir un séjour préalable plus court dans les réservoirs, la résine doit être pulvé risée d'une distance minimale, ce qui limite le diamètre du tube à former ;
il se forme des tourbillons dans le moule par suite de la pulvérisation simultanée de la résine et de l'élément de renforcement qui heurte la sur face intérieure du moule et rebondit, imprégnant la tête d'injection ; les débits de matière sont infimes, la fabri cation n'étant pas rentable; il n'est pas possible d'ajou ter des charges qui détériorent rapidement les buses par abrasion ; l'élément de renforcement n'est pas orienté et se répartit irrégulièrement, influant sur la résistance du tube fabriqué.
Par contre, les tubes 82 obtenus par le procédé décrit présentent une résistance et une uniformité élevées, leurs parois sont lisses et régulières et ils ne présentent pas de défauts d'imperméabilité dus à des effets capillaires et à d'autres infiltrations, comme on l'a indiqué au début.
Process for the manufacture of plastic tubes, installation for its implementation and tube obtained by this process The invention refers to a process for the manufacture of tubes and plastic material, an installation for its implementation and the tube obtained , all with the main aim of obtaining products free from all the defects which appear in those of usual origin.
According to. the ordinary manufacturing process, the tubes in question are obtained by spraying or simultaneous spraying, which means that resins and fibrous materials are applied simultaneously in the mold element and thus a mixture is obtained in which the fibers are arranged in disorder and are fixed by the resins, which causes the tubes to have surface roughness due to the portions of fibers which emerge from the resinous mass.
The above disadvantage is compounded because the mentioned fibers which protrude out of the resin allow moisture penetration by porosity, especially taking into account the different coefficient of expansion of these materials. As a result, with variations in temperature, pathways for the penetration of water or other liquids are established, thus causing more or less active deterioration of the tubes.
In addition to the above destructive effect, the tubes in question are subject to other drawbacks such as variations in their size, the longer time required for their manufacture, the limitation of the maximum diameter, difficulties in the operation of the machine and other disadvantages of a secondary character.
The method according to the invention is characterized in that there is placed, inside a rotating tubular mold, a first layer based on synthetic resin, at least one layer containing oriented reinforcing fibers and another. resin-based layer, the various layers being made integral with one another by the impregnation of the fibers with the resin and retained in the mold by centrifugal action until they harden.
Preferably, accessory materials comprising catalysts, for example accelerators, fillers and colorants are added to the resin of the first layer, this layer is allowed to gel and begin to polymerize, after which a layer is first placed concentrically at the first layer of a mixture of fibers and resin, the fibers impregnating in the mold with the resin as a result of the rotation of the mold and then the innermost layer, the layers forming the finished tube by their polymerization.
Preferably, glass fibers are used which are projected, before being impregnated, inside the mold using an injection head advancing along the mold, the relative movement between the head and the rotating mold arranging the fibers in helical strips.
The layer provided with reinforcing elements may in turn comprise an underlayer (central or not) of a material having different physical properties, suitable for the purpose for which the tube is intended, for example a polyurethane resin. normal or dilated, especially in the form of elastic foam.
In other cases, it may be advantageous to have an elastic layer (to dampen and absorb any relative expansions and / or contractions as well as mechanical impact forces, etc.) between the innermost layer of the tube and the adjacent layer, or in any other intermediate position depending on the application of the tube in question.
The installation for implementing the method which is the subject of the invention is provided with means for the metered supply of the materials forming the layers, means for mixing these materials, means for cutting the fibers, means for moving a device. projection of the materials inside the mold along the latter and means for laterally moving the molds.
The installation may have adjustable adjustment elements for retaining molds of different diameters, these elements resting on rollers inserted in a belt which surrounds the corresponding mold.
The cutting rollers for reinforcing fibers (glass or others) preferably have their axes parallel to the axis of the mold in which they act.
The installation may have more than one projection or injection equipment, these being placed in the work areas deemed appropriate; this allows a faster work rate.
The tube obtained according to the process of the invention is formed of several concentric layers, the inner and outer layers being composed of a synthetic resin while the intermediate layers are made up of a mixture of resin and chopped glass fibers, the layers being homogeneous and compact, with smooth surfaces.
One embodiment of the installation for implementing the method which is the subject of the invention is shown in the appended drawing in which FIG. 1 shows in side elevation the whole system for dosing and spraying materials for molding the tubes.
Fig. 2 shows in front elevation the system of the previous figure.
Fig. 3 is a view similar to FIG. 1, in its central part, according to a variant of the actuation system. Figs. 4 and 4a schematically show the mixer and metering device and a variant of the stirring elements.
Fig. 5 shows in front elevation the apparatus which performs the lateral displacement of the molds during the successive phases of forming the tubes.
Fig. 6 is a plan of the apparatus of the preceding figure.
Fig. 7 schematically shows the way in which the intermediate reinforcing layer is placed for the formation of the tubes, once the outer layer has been deposited and before the deposition of the inner layer.
Fig. 8 shows in longitudinal section a part of the mold and of the tube obtained therein.
Fig. 9 shows in perspective how the reinforcement layer is applied inside a mold, for the formation of a tube.
Fig. 10 shows in side elevation a longitudinal section of the mold and of the tube obtained as well as of the expulsion elements for its release.
Fig. 11 is a view similar to FIG. 1 showing a variant of the mobile carriage and its actuation.
Fig. 12 shows in longitudinal section a detail of a cover for partially closing the mold which is removable.
Fig. 12a shows a quarter of a front view of the closure cover of FIG. 12.
The f = g. 13 is a view similar to FIG. 12 showing a variant.
Fig. 13a is a view similar to FIG. 12a showing a variant.
Fig. 14 is a view similar to FIG. 12 showing another variant.
Fig. 14a is half of a front view of the variant of FIG. 14.
Fig. 15 is a plan of an installation according to one embodiment of the invention. Figs. 16 and 17 respectively show an alternative embodiment of the installation shown in FIGS. 5 and 6.
In fig. 1 is shown a machine which is constituted by a fixed frame 1 for a mobile carriage 2 carrying a frame 3 which contains the supply elements used to form the plastic tubes.
The frame 1 consists of legs 4, a spar 5, lower guides 6 and upper guides 7; in this frame are an electric motor 8 and a transmission device 9. In other cases, as illustrated in FIG. 3, there is provided an electric motor 10 replacing the one mentioned above, with a pinion 11 which meshes with a rack, or else with a worm, not shown.
In fig. l., the mobile carriage 2 is composed of uprights 13 and cross members 14 integral with the frame 3. To this frame is fixed a tube 15 which contains the pipes 16 for supplying the materials used to form the plastic tube, these pipes opening into an outlet formed by the assembly of the mixing head 20. The same frame 3 has a hopper 21, supports 21 ', an actuating group 22 and bobbins carrying the reinforcing wire 23 which is supported in suitable guides and a duct 24 for supplying material from the hopper 21 to the head 20.
The movements for the advance and the retreat of the carriage 2 are obtained by means of the mentioned electric motor 8, coupled to a reduction gear 25 by means of a driving pulley 26, a belt 27 and a driven pulley 28 and of the transmission device 9 which is formed by a primary toothed wheel 29 and secondary wheels 30 with respective chains 31 and 32. The carriage 2 slides between the guides 6 and 7 thanks to the wheels 33, 34 and 35.
According to a variant shown in FIG. 11 (where the corresponding elements have been designated by the same references as in FIG. 1), the mobile carriage 2 is composed of uprights 13 which each extend at the top by a cheek 14 integral with the frame 3. The Movements of the carriage 2 are provided by a motor 10 and by means of appropriate mechanisms 11 which cooperate with other corresponding fixed means 12 and these movements are guided by means of wheels or similar members 33 and 34.
The mixing head 20, see fig. 4, consists of a receptacle 36 into which open a conduit 37 intended for the resin, another conduit 38 intended for a catalytic converter, another conduit 39 intended for the charges and another conduit 40 intended for a solvent which is used for cleaning. the end of the projection phase.
There is a conduit 42 for special resins, in combination with another conduit 43 for the corresponding catalyst, as well as others for cases where additional dosages of stabilizing chemicals or chemicals are required. special properties, for example the conduit 41. A rotary shaft 45 carries vanes 46 which have the function of mixing the products mentioned; the vanes 46 can be replaced by other agitating elements, for example the pair of cones 46a.
A carcass 47 houses cutting elements 48 and 49 which serve to cut the reinforcing material 23.
A tube 50 located at the bottom of the head 20 receives the mixture 51 and pours it through holes 52 into the mold, while the chopped fiber 53 is thrown at the same place. The materials that make up the mixture 51 are dosed by precision devices housed in an annex metal box 111, see fig. 15.
The centrifugation system, fig. 6, comprises a centrifuge which consists of a drive head 55 and a guide head 56. The drive unit consists of an electric variator 57 which transmits the movement to the mold 58 by the belt 59, fig. 5, mounted on pulleys 60 and tensioned by another pulley 61 adjustable in turn by a control mechanism 62, in order to adjust the tension of the belt for its adaptation to molds of different diameters.
The set of pulleys cited, located on a rocking arm 63, is actuated by a hydraulic cylinder 64 which allows entry, centering, belt tension and the expulsion of the mold 58. The rocking arm 63 drives in its the mechanism 62 which, in turn, is made integral with the tensioning arm 65 by the rocking arm 63.
The mold 58 is also guided by wheels 66 located on a platform 67 animated with upward and downward movements so as to adjust to the diameter of the mold. All the mentioned motor group is mounted on a frame 68.
The guide head 56, fig. 6, is constituted by the same kinematic assembly as described, with the exception of the belt 59, of the tensioner 62, of the tensioning arm 65 and of the electric variator 57.
There is also, in FIG. 6, hot air or other gas outlets in the driving mouth 70 and infrared emitters 71 to accelerate the polymerization of the material. This heating action is carried out according to the. nature of the resin used and with the gases appropriate to this resin (if necessary) to avoid surface in hibition or to activate polymerization.
A variant of the centrifugation system, shown in fig. 17, comprises a centrifuge which consists of a drive head 125 and a guide head 126. The drive unit consists of an electric variator 128 which transmits the movement to the mold 58 by the belt 129, fig. 16, mounted on pulleys 130 and tensioned by another pulley <B> 131, </B> adjustable in turn by a control mechanism 132 to adjust the tension of the belt to adapt to molds of different diameters , all the pulleys mentioned,
located on a tilting platform 133, is actuated by a hydraulic cylinder 134 which allows the entry, the centering, the tension of the belt and the expulsion of the mold 58. The rocking arm 133 drives the mechanism 132 in its movement. The mold 58 is also guided by wheels 135 located on a platform 136, with an up and down movement to adjust to the diameter of the mold. All the mentioned power unit is mounted on a 137 frame.
The guide head 126 of FIG. 17 is formed of the same kinematic assembly that has been described, with the exception of the belts 129, of the tensioner 132 and of the electric variator 128. There are also outlets for hot air or other gas in the driving mouth. <B> 138 </B> and infrared emitters 139 to accelerate the polymerization of the material; this heating action is carried out as a function of the nature of the resin used and with the gases suitable for this resin if necessary, in order to avoid surface inhibition or to activate polymerization.
The centrifuge supply system, see fig. 16, consists of longitudinal members 140 provided with feet 141, on the longitudinal members 140 are provided completion and preparation mechanisms which are constituted by wheels 142 which allow the rotation of the mold 58 and which are located on a rocking arm 143 which determines the entry, the centering and the exit of the mold 58, the whole being controlled by micro-switches,
electronic timing and automation circuits as well as the necessary hydraulic and pneumatic cylinders and actuated by an electric motor 144 which rotates the mold. Likewise, on each of the side members 140 there is a guide 147 (fig. 17), these lines being aligned with each other, and in these guides are fitted appropriate means for centering and positioning 148 of the molds 58, the molds being provided with a circular crown 93 which plays a role of centering the mold in the axial direction, by fitting into the mistletoes of the 147 and the centering elements 148.
In one of the mouths of the mold 58 is a heating system <B> 161 </B> similar to that mentioned above.
On the side members 140 there are preparation mechanisms 143 (FIG. 17) identical to those mentioned above; this entire supply system is completed by two carriages joined together by a synchronized traction system and which both move simultaneously. These carriages 145 and 146 slide on mistletoes of the 149 and 150 thanks to a threaded rod 151 actuated by an electric motor 152.
On these carriages there are lifting mechanisms which impart an upward and downward movement to the molds 58, each thanks to a support 153, 154, the latter supporting them at their ends.
The feed system of the centrifuge head is achieved by transporting the mold to this system by the same means of a drive mechanism formed by guides 155, an endless chain 156 (fig. 16) which slides on the guides. 155 by driving arms 157 provided at their ends with wheels 158 which push the mold 58 towards the centrifuge head by placing it in the desired position so that it is centered by the devices already mentioned.
Once the centrifugation process is finished, the centering devices release the mold 58 which is driven towards the forklifts by means of the same endless chain 156, with the arm 157 at the end of which are the wheels;
once it is at the height of the forklifts 145 and 146, they lift it and move it, over the molds 58 (positions C and B) until it is placed in the device for completion (position A) by leaving it on the wheels 142, at the same time as the mentioned movement is carried out the transport of the mold from position C to the centrifuge head.
The same carriages 145 and 146 can be used to raise the molds from the ground to the side members 140 by placing the carriages in position A in FIG. 16 and by coupling them with devices 162 enabling these operations to be carried out.
The centrifuge supply system, see fig. 5, consists of upper 72 and lower 73 spars joined by feet 74. On the upper spar 72 are preparation mechanisms which are constituted by wheels 75 which allow the rotation of the mold 58 and are located on an arm rocker 76 which determines the entry, the centering and the exit of the mold 58, the whole being controlled by microswitches, electronic timing and automation circuits,
as well as by the necessary hydraulic and pneumatic cylinders, and operated by an electric motor 77 which rotates the mold. In addition, see fig. 6, on the side members 72 and the elevators 80 and 81 of the power supply system of the centrifuge, as well as in the latter, there are as many gui of the 81a aligned with each other and on which are fitted suitable means of centering and positioning 81b of the molds 58, the molds being provided with a circular crown 93a which plays a role of centering the mold in the axial direction by fitting into the guides 81a and the centering elements 81b.
In one of the mouths of the mold 58 is a heating system 78 similar to the one mentioned.
On the lower spar 73 (fig. 5) there are completion mechanisms 79 identical to that of the upper lon geron 72. This entire feeding system is completed by two elevators; one is the elevator 80 which transports the molds 58 from the lower spar 73 to the upper spar 72 and another is the elevator 81 which allows the passage of the molds from the upper spar 72 to the centrifuge and which, once the operations are completed. born, descends them to the lower spar 73 from where they arrive at the completion mechanism thanks to the slope that this spar has.
The tubes 82 obtained in the installation described, see fig. 7, consist of an outer layer 83 based on resin or resin mixture, a core layer 84 based on chopped glass fibers or the like 53, mixed with a resin 51, and an inner layer 85 resin or resin mixture.
Head 20, see fig. 7, located at the entrance of a cylindrical tubular mold 58, projects inside the latter a resin <B> 51 </B> which forms the layer 83 by a centrifugal effect due to the rotation of the mold. itself, the neck <I> che </I> being retained on its inner surface;
then the second layer 84 of mixed type is applied (given the composition based on fiberglass or other reinforcing material on which the mentioned impregnation is applied), the fiber portions 53, by their very projection, s 'orient longitudinally since the fiber layer assumes a helical arrangement as a result of the rotation of the mold 58 and the advance of the head 20, which ensures the tube obtained a high mechanical strength. Finally, the layer 5 of resin is formed alone, placed on the mixed layer mentioned born to which it adheres or, to put it better, with which it is joined by polymerizing in intimate contact with the mixed layer which is itself in a state. advanced gelation.
Frame 3, see fil-. 1 and 11, moves Iongitudinale- Pient to move the head 20 from one end to the other dot mold 58, in the active phase and during the recoil which follows. Circles or partial closing lids 90, see fia. 8. located at both ends, make it possible to immobilize the tatbe 82 inside the mold 58.
The tubes 82 are separated from the mold by an extraction device 91, see fi-. 10 and 15, which presents spars 92 designed to take hold of the outer rings 93 of the mold 58, in cooperation with an expulsion device 94, so that this expulsion device is unique to the tube 82, an axial advance, thanks to its rod 95, the support 91 retains the mold 58 to detach the tube 82.
According to one embodiment, see fig. 12, at each end of the mold 58 is welded one of the rings 93 provided with screws 98 which each fit into a groove 99, the grooves having ends 99a (Fig. 12a) of larger dimensions for passage of the heads. screws 98, arranged on a ring 100 of corrugated ramp, of which the ridges or the parts furthest from the mouths of the mold 58 towards the outside correspond to the narrow zones of the grooves 99.
The partial closing cover 96 of each mouth of the mold 58, the inner face 97 of which is inclined towards the mold to prevent any possible exits of projected material, is fixed at the corresponding end thanks to the rapid assembly means which are indicated in detail, by a simple rotation of the ring 100 (by the appropriate means).
To establish a mounting stop, a spacer sleeve 101 is provided each time and to prevent the ring 100 from falling once the covers 96 have been removed, the appropriate head screws are provided, the shanks of which pass through the ring 100 by grooves 102, these screws (not shown) fixing to the covers 96 without preventing rotation.
According to a variant of the above embodiment, see fig. 13, each ring 93 has a groove in which an anchoring hook <B> 103 </B> can be embedded at will, subjected to a certain pressure by means of a spring 104 and the opposite end of which has a head of actuation 105, the assembly being arranged in boxes integral with the lids 96 and being able to turn freely therein, which makes it possible to mount the lids 96 on the mold 58 or to remove them.
In another variant, fig. 14, the removable assembly means between the lids 96 and the mold 58 are constituted by split and hollowed rings <B> 106 </B> which have suitable fixing and adjustment elements 107 to allow assembly and disassembly of the covers 96.
On the fi-. 15, we see an installation comprising a set of storage tanks and homogenization of raw materials <B> 108, </B> 109 and 110, the high precision metering unit <B> 111 </B> which itself includes the devices for dosing the raw materials and those which are necessary for the necessary chemicals, as well. that the conditioned tanks intended for the latter, with the other control and safety elements;
a console 112 for programming and controlling the whole assembly; an injection system 113 and 114; a centrifugation system 115; an atmosphere heating and conditioning system <B> 116, </B> an expulsion and extraction system 117 and 118 (the latter <B> 118 </B> itself being formed by (an extractor bridge 119, a blocking element 120, a transport support carriage 121, a system control and programming box, 122).
The tubes 82 have remarkable advantages relative to the tubes of the current type obtained by pulverization or by means of a wound filament. In the latter case, the resin contains a large quantity of air which reduces the resistance of the material and it becomes brittle; the spraying process also generates harmful vapors, the mixing of the resin with the accessory materials is defective and affects the quality of the product;
spray guns must be cleaned frequently because the material in them poly merits; the tubes are not obtained with exact dimensions as to the thickness of the layers, the reinforcing material is not suitably impregnated; the resin polymerizes between 23 and 30 C (storage time), which makes it necessary to provide for a shorter prior stay in the tanks, the resin must be sprayed from a minimum distance, which limits the diameter of the tube to be formed;
vortices form in the mold as a result of the simultaneous spraying of the resin and of the reinforcing element which strikes the inner surface of the mold and rebounds, impregnating the injection head; the material throughputs are minimal, the manufacture not being profitable; it is not possible to add loads which rapidly deteriorate the nozzles by abrasion; the reinforcing element is not oriented and is distributed irregularly, affecting the strength of the manufactured tube.
On the other hand, the tubes 82 obtained by the method described exhibit high strength and uniformity, their walls are smooth and regular and they do not exhibit impermeability defects due to capillary effects and other infiltrations, as is the case. 'said at the start.