La présente invention concerne un dispositif pour l'ondulation longitudinale en continu de feuilles de matière thermoplastique à l'état plastique.
On sait l'intérêt que présentent les feuilles de longue portée ondulées longitudinalement dans le domaine de la construction.
Le brevet belge N0 743923 décrit un dispositif convenant particulièrement bien pour l'ondulation longitudinale de feuilles de polymères à l'état plastique, qui se caractérise en ce qu'il comporte des fils métalliques continus soudés bout à bout disposés et soutenus dans l'espace aux endroits où les feuilles doivent être pliées pour réaliser l'ondulation désirée, lesdits fils accompagnant les feuilles durant leur passage au travers du dispositif.
Ce dispositif, qui permet une production continue et sûre d'ondulés de bonne qualité à partir de feuille de matière thermc plastique éventuellement biorientée, est toutefois limité dans son application du fait qu'il ne permet que la production d'ondulés dont le profil est polygonal (ligne brisée).
Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient.
Le dispositif conforme à la présente invention est constitué par deux séries d'éléments conformateurs mobiles s'imbriquant progressivement les uns entre les autres, et constitués par des bandes continues profilées se déplaçant avec les feuilles à onduler et épou sant une trajectoire rectiligne dans la zone de refroidissement des feuilles mises en forme, lesdites bandes étant soutenues et guidées au moins sur leur portion en contact avec les feuilles à onduler par des supports agissant sur leur face non en contact avec les feuilles à onduler.
Il est possible en cours de fonctionnement du dispositif de réaliser une économie substantielle en ce qui concerne la consommation d'énergie en choisissant le matériau constituant les bandes continues de façon telle que celles-ci présentent une conductibilité thermique inférieure à 10-2 cal/cmis/ C et, de préférence, inférieure à 10-3 cal/cm/C.
Ce matériau peut être le bois ou le caoutchouc naturel et synthétique ou l'un des polymères thermoplastiques tels que les polyamides. les polyaldéhydes, les polyoléfines, les polycarbonates, etc.
Il est préférable, des lors, de choisir le matériau constitutif des bandes conformatrices de façon telle que celui-ci présente, à la température d'ondulation, une dureté supérieure à 35 unités
Shore A et de préférence supérieure à 45 unités Shore A.
Il convient donc que le matériau constitutif des bandes conformatrices soit choisi de façon telle que ces bandes présentent, à la température d'ondulation, un allongement élastique supérieur à 0,3%.
Il est préférable, à cet effet, d'utiliser, pour réaliser les bandes conformatrices, un matériau ayant une usure par abrasion, suivant la norme DIN 53516, inférieure à 600 mm3 et, de préférence, inférieure à 300 mm3.
Une forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention et une variante seront décrites, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé dans lequel:
la fig. 1 est une vue schématique de profil du dispositif d'ondulation:
la fig. 2 est une vue partielle en élévation du même dispositif équipé d'éléments conformateurs convenant pour la production d'ondulés de profil sinusoïdal;
la fig. 3 est une vue partielle en élévation d'un dispositif similaire équipé d'éléments conformateurs adaptés pour la production d'ondulés de profil polygonal.
Dans la fig. 1, les plateaux d'ondulation sont représentés dans une position écartée alors que, lors du fonctionnement, ceux-ci sont rapprochés de façon à imbriquer entre eux leurs éléments conformateurs.
Ainsi qu'il apparaît dans les figures, le dispositif d'ondulation est constitué d'un bâti non représenté sur lequel sont montés deux plateaux d'ondulation superposés 1 et 2 qui peuvent être rapprochés ou éloignés l'un de l'autre. Chaque plateau d'ondulation est équipé de chaînes sans fin 3 espacées régulièrement et disposées judicieusement en fonction du profil d'ondulé à produire. Ces chaînes sans fin sont entraînées par l'intermédiaire de roues dentees motrices 4 et se déplacent sur des rails de guidage 5. Les chaînes sans fin 3 supportent des maillons successifs 6 profilés de façon à recevoir les éléments conformateurs constitués par des bandes sans fin 7 de section appropriée.
Le profil des rails de guidage 5 est réalisé de façon telle que lors de leur déplacement les maillons 6, et partant les éléments conformateurs 7, s'imbriquent progressivement les uns entre les autres puis suivent une trajectoire rectiligne.
Il convient que les parois latérales 8 des maillons soient profilès de façon à positionner les bandes conformatrices dans la région du formage. Le trajet de retour des bandes 7 est différent de celui de maillons 6 et dans cette position d'espace les bandes conformatrices 7 sont soutenues par des galets fous 9 solidaires du bâti du dispositif.
La vitesse de déplacement des chaînes 3 est choisie de préférence de façon à être substantiellement égale à la vitesse de défilement de la feuille de matière thermoplastique à traiter.
Le dispositif est, en outre, complété par des éléments de réfrigération 10 des feuilles à traiter disposés le long de la trajectoire rectiligne imposée par les rails de guidage 5 et fixés sur les plateaux d'ondulation entre lesdits rails de guidage.
Le dispositif est illustré par les exemples de réalisation pratique qui vont suivre.
Exemple 1:
On réalise un dispositif d'ondulation suivant les fig. 1 et 2 pour former une feuille ondulée comportant six ondes sinusoïdales sur une largeur de 1,01 m et une hauteur de 57 mm.
Le plateau d'ondulation supérieur est équipé de sept bandes conformatrices et le plateau inférieur de six bandes conformatrices, ces bandes sans fin ayant un profil adéquat et présentant chacune une longueur développée de 6,5 m, une épaisseur maximum de 30 mm et une largeur maximum de 70 mm. Ces bandes sont supportées et entraînées par des maillons successifs montés sur des chaînes entraînées par un moteur et guidées par des rails dont la partie rectiligne de formage et de refroidissement est de
1,5 m. Ces bandes sont fabriquées en caoutchouc silicone présentant une dureté de 48 unités Shore A, une résistance à l'abrasion de 455 mm3 suivant la norme DIN 53516 et une conductibilité thermique de 60.10-5 cal/cm/s/#C.
Une feuille de polymèthacrylate de méthyle de 0,45 mm d'épaisseur, maintenue par ses bords et chauffée à 1 C, est engagée dans le dispositif et refroidie en forme. Le poids propre du plateau d'ondulation supérieur qui pése 3,5 t suffit pour déformer la feuille sans que les plateaux ne s'écartent. La feuille refroidie quittant le dispositif présente le profil souhaité et son aspect est irréprochable.
Exemple 2:
Dans un dispositif d'ondulation identique à celui de l'exemple 1, mais dans lequel les bandes conformatrices sont réalisées en caoutchouc polyuréthanne présentant les caractéristiques suivantes: ¯dureté: 65 unités Shore A; - conductibilité thermique: 71.10-5 cal/cm/s/C; résistance à l'abrasion: 43 mm3 selon norme DIN 53516, on engage une feuille de polychlorure de vinyle de 0,4 mm d'épaisseur qui vient de subir un prétraitement de biorientation par un étirage longitudinal de 50% et transversal de 20% à 1 1 OC, cette feuille étant maintenue par ses bords.
Un effort de 18 t est appliqué sur le plateau d'ondulation supérieur pour le rapprocher du plateau inférieur. La feuille refroidie quittant le dispositif présente le profil souhaité. On constate en cours de fonctionnement que l'écrasement des bandes est inférieur à 0,1 mm.
Exemple 3:
On réalise un dispositif d'ondulation suivant les fig. 1 et 3 pour former une feuille ondulée comportant 34 ondes polygonales sur une largeur de 1,09 m et une hauteur de 10 mm.
Le plateau d'ondulation supérieur est équipé de 34 bandes conformatrices et le plateau inférieur de 35 bandes, ces bandes sans fin ayant un profil adéquat et présentant chacune une longueur développée de 9 m, une épaisseur de 8 mm et une largeur maximum de 11 mm. Ces bandes sont supportées et entraînées par des maillons successifs montés sur des chaînes entraînées par un moteur et guidées par des rails dont la partie rectiligne de formage et de refroidissement est de 1,5 m.
Les bandes sont réalisées par contre-plaquage de 3 feuilles de frêne et de 3 feuilles de charme alternées en droit fil.
A 15% d'humidité, ces essences présentent les caractéristiques suivantes:
Frêne: ¯conductibilité thermique: 37.10-5 cal/cm/si0 C; - allongement à la rupture: 0,87%.
Charme: ¯conductibilité thermique: 42.10-5 cal/cm/sI0 C; - allongement à la rupture: 0,83%.
On engage dans le dispositif une feuille de polychlorure de vinyle d'une épaisseur de 0,4 mm à une température de 1050 C, étirée longitudinalement de 50% et transversalement, la feuille étant fermement maintenue par ses bords.
Un effort de 30 t est nécessaire pour maintenir en place les plateaux d'ondulation durant le fonctionnement. La feuille ondulée obtenue a un très bel aspect.
Exemple 4:
On procède à l'ondulation d'une feuille de polychlorure de vinyle comme à l'exemple 3 en utilisant le même dispositif, mis à part le fait que les bandes conformatrices sont réalisées en polyacétal d'une dureté de 73 unités Shore D, d'une conductibilité thermique de 55.10-5 cal/cm/s/ C et un allongement élastique de 2,4%.
Un effort de 27 t est nécessaire pour rapprocher les plateaux d'ondulation et former l'onde polygonale souhaitée.
Exemple 5:
On réalise un dispositif d'ondulation suivant les fig. 1 et 2 pour former une feuille ondulée comportant 34 ondes sinusoïdales sur une largeur de 1,09 m et une hauteur de 11 mm.
Le plateau d'ondulation supérieur est équipé de 34 bandes conformatrices et le plateau inférieur de 35 bandes conformatrices, ces bandes présentant chacune une longueur développée de 1 1 m et étant formées par plusieurs joncs de bois ronds de 11 mm de diamètre raboutés par collage en sifflet sur une longueur de 150 mm. Ces bandes sont supportées et entraînées par des maillons successifs fixés sur des chaînes d'entraînement guidées par des rails dont la partie rectiligne de formage et de refroidissement est longue de 1,5 m.
Plusieurs essences de bois, dont le charme, le frêne et le noyer sont employées indifféremment et simultanément. A 15% d'humidité, le noyer présente une conductibilité thermique égale à 35.10 cal/cm/s/ C et un allongement à la rupture de 1%.
On engage dans le dispositif une feuille de polychlorure de vinyle d'une épaisseur de 0,4 mm à une température de 1 100C étirée longitudinalement de 50% et transversalement de 20% et maintenue par ses bords.
Un effort de 24 t est nécessaire pour rapprocher les plateaux d'ondulation et former l'onde sinusoïdale souhaitée.
Suivant une première variante préférentielle, les supports pour les bandes constituant les éléments conformateurs sont constitués par des maillons successifs se déplaçant substantiellement à la même vitesse que les feuilles à onduler.
Dans ce cas, le dispositif d'ondulation est constitué par deux plateaux d'ondulation entre lesquels passe la feuille à onduler, celle-ci étant maintenue par ses bords, par exemple au moyen de pinces qui l'entraînent au travers du dispositif.
Les plateaux d'ondulation qui se font face sont montés de façon telle qu'ils puissent être écartés et rapprochés l'un de l'autre, les plateaux étant rapprochés lors du fonctionnement en régime du dispositif.
Chaque plateau d'ondulation comporte une série de rails de guidage parallèles judicieusement espacés en fonction du profil d'ondulé à produire. Sur ces rails glissent des chaînes sans fin entraînées par l'intermédiaire de roues dentées motrices à une vitesse substantiellement égale à celle des feuilles traversant le dispositif. Ces chaînes supportent des maillons successifs jointifs ou rapprochés qui sont profilés de façon à recevoir les bandes conformatrices continues de section appropriée. Le profil des rails de guidage est réalisé de façon telle que, lors du déplacement des maillons, les éléments conformateurs s'imbriquent progressivement les uns entre les autres puis suivent une trajectoire rectiligne.
Les bandes conformatrices sont réalisées sous forme de boucles fermées. Le trajet de retour de ces bandes peut éventuellement être identique à celui des maillons ou être différent. Dans ce dernier cas, il convient que les parois des maillons soient profilées de façon à guider les bandes conformatrices à l'entrée du dispositif d'ondulation.
Le dispositif est en outre complété par des éléments de réfrigération des feuilles à traiter disposés le long de la trajectoire rectiligne imposée par les rails de guidage et fixés sur les plateaux d'ondulation entre lesdits rails de guidage.
Lors de la mise en fonctionnement du dispositif susdécrit, la feuille continue de matière thermoplastique à onduler est portée à la température adéquate pour son ondulation et tirée au travers du dispositif d'ondulation, les plateaux d'ondulation étant en position écartée, par les pinces qui maintiennent leurs bords. On rapproche alors progressivement les plateaux d'ondulation jusqu'au moment où leurs éléments conformateurs s'imbriquent les uns entre les autres de façon telle qu'ils confèrent progressivement à la feuille la forme ondulée désirée. Le dispositif peut alors travailler en régime.
Suivant une autre variante de réalisation, les supports pour les bandes constituant les éléments conformateurs peuvent être des guides fixes sur lesquels les bandes glissent. Dans ce cas, les plateaux d'ondulation supportent uniquement les guides fixes qui sont espacés de façon judicieuse. L'entraînement des bandes conformatrices est alors assuré par la feuille à onduler qui est tirée au travers du dispositif d'ondulation.
Les feuilles de matière thermoplastique qui peuvent être ondulées sur le dispositif conforme à l'invention peuvent être réalisées en polychlorure de vinyle, en copolymères à base de chlorure de vinyle, en résine acryliques, etc., cette liste n'étant nullement limitative.
La partie des bandes conformatrices en contact avec la feuille à onduler est profilée en fonction de l'ondulé désiré. Pour réaliser des ondulés sinusoïdaux, ce profil est arrondi et a la forme et la courbure du sommet d'onde désiré. Par contre, pour réaliser des ondulés polygonaux, cette partie est plane et présente une largeur égale à la largeur désirée pour le sommet d'onde.
La distance séparant les axes des rails de guidage de chaque plateau d'ondulation, et partant les éléments conformateurs, doit évidemment être égale au pas de l'ondulé désiré, c'est-à-dire à la distance séparant deux sommets d'onde consécutifs situés d'un même côté de la feuille.
Le dispositif conforme à l'invention convient particulièrement bien pour onduler des feuilles de matière thermoplastique ayant subi un traitement préalable de biorientation par étirage. On constate en effet que de telles feuilles n'ont pas tendance à se déchirer lors de leur ondulation sur ce dispositif. De plus, celui-ci permet une réfrigération adéquate de feuilles ondulées tandis
qu'elles sont maintenues en forme. Les ondulés biorientés ainsi
réalisables présentent des caractéristiques mécaniques améliorées
et se révèlent très intéressants dans le domaine du génie civil. Il est
naturellement évident que le dispositif est également utilisable
pour onduler des feuilles n'ayant pas subi un tel traitement de
biorientation.
Ainsi qu'il a été dit précédemment, le choix d'un matériau ayant une faible conductibilité thermique pour réaliser les bandes conformatrices permet de réduire les frais de fabrication.
Cette propriété est en effet mise à profit pour limiter les échanges calorifiques entre les feuilles de matière thermoplastique
et les éléments conformateurs durant l'ondulation.
On sait, en effet, que l'ondulation des feuilles de matière thermoplastique est réalisée en général à des températures comprises entre 60 et 2000C et qu'une fois la mise en forme réalisée les feuilles sont refroidies en dessous de leur température de ramollissement pour conserver la forme acquise lorsqu'elles quittent le
dispositif d'ondulation.
Dés lors, on a trouvé qu'en limitant au maximum les échanges thermiques entre les feuilles à onduler et les éléments conformateurs grâce à la faible conductibilité thermique de ceux-ci: - il n'est pas indispensable de préchauffer les éléments confor
mateurs avant leur mise en contact avec les feuilles à onduler, - la perte de chaleur des feuilles durant leur ondulation et au
profit des éléments conformateurs reste faible et le formage
s'effectue, dés lors, dans de bonnes conditions, - la réfrigération des feuilles ondulées par insufflation d'un
fluide réfrigérant sur leur face opposée aux éléments confor
mateurs reste aisée.
On constate donc que l'utilisation d'un matériau de faible conductivité thermique, c'est-à-dire inférieure à 10-2 cal/cm/sI C, et de préférence inférieure à 10-3 callcmlsp C, permet de réaliser une substantielle économie de chaleur puisque les éléments conformateurs ne subissent pas, dans ce cas, un cycle thermique important durant le fonctionnement du dispositif.
Compte tenu des sollicitations mécaniques auxquelles sont soumises les bandes constituant les éléments conformateurs, il convient que leur matériau constitutif soit choisi de façon à leur conférer un ensemble de propriétés mécaniques souhaitables pour obtenir un fonctionnement correct du dispositif durant des périodes continues de fonctionnement industriellement acceptables
Ainsi, il apparaît que, au cours de l'ondulation des feuilles, les bandes conformatrices sont soumises à des effets de compression par les feuilles à onduler. Cette compression dépend notamment de l'état de tension des feuilles à onduler.
Elle peut être relativement faible dans le cas de feuilles minces n'ayant subi aucun traitement préalable de biorientation et peut être plus importante lorsqu'on traite des feuilles d'épaisseur plus forte ou ayant subi un traitement préalable de biorientation en vue de la production d'ondulés ayant des propriétés mécaniques améliorées.
Il importe en conséquence que cette compression n'entraîne pas une trop grande déformation de la section transversale des bandes conformatrices, ce qui se traduirait par une altération du profil de l'ondulé obtenu.
En outre, du fait que les éléments conformateurs sont réalisés sous forme de bandes sans fin et qu'ils doivent, en cours de fonctionnement du dispositif d'ondulation, prendre une forme rectiligne lors de leur traversée de la section de réfrigération du dispositif, ces bandes sont soumises à des flexions cycliques.
Ces flexions cycliques et dans une mesure moindre les forces de compression auxquelles elles sont soumises peuvent entraîner soit des allongements permanents prohibitifs des bandes, soit un fluage du matériau au cours du temps.
Les allongements successifs induits à l'extrados des bandes conformatrices dépendent en particulier de l'épaisseur de ces bandes et de leur rayon de courbure.
Or, il n'est pas souhaitable de réduire exagérément l'épaisseur des bandes conformatrices, ni de leur imposer un rayon de courbure trop élevé, car dans ce dernier cas le dispositif exigerait un encombrement trop élevé.
Il en résulte que, lors du fonctionnement du dispositif, l'extérieur des bandes conformatrices subit des allongements différentiels variant de 0,3 à 10%, allongements que ces bandes doivent subir cycliquement sans enregistrer de fatigue, ni de déformation permanente.
Il convient également que les éléments conformateurs présentent une résistance à la déchirure compatible avec les efforts de traction auxquels ils sont soumis. A cet effet, il peut être avantageux de renforcer les bandes par un support textile disposé le long de leur intrados ou noyé dans leur épaisseur.
Enfin, les bandes conformatrices subissent des frottements durant leur travail et il est préférable, dés lors, que leur matériau constitutif présente, à la température d'ondulation, une résistance à l'abrasion suffisante afin d'éviter des arrêts trop fréquents pour remplacer des bandes défaillantes.