FR2459119A1 - Procede et dispositif pour la fabrication d'articles a partir de fibres impregnees - Google Patents

Abstract

POUR FABRIQUER DES OBJETS EN FIBRES DE VERRE IMPREGNEES DE POLYESTER, DES MECHES DE FIBRES 2 ET 3 SONT CONDUITES A TRAVERS DES CHAMBRES ANNULAIRES 4 ET 5 DANS LESQUELLES LA RESINE POLYESTER EST MAINTENUE SOUS PRESSION. AINSI, L'IMPREGNATION EST PROFONDE ET REGULIERE. LES CHAMBRES 4 ET 5 SONT EQUIPEES DE JOINTS D'ETANCHEITE SOUPLES 15-16, 17-18, 19-20, 21-22, 30, 31, 32 ET 33 QUI SONT MAINTENUS EN APPUI ETANCHE PAR LA PRESSION DE LA RESINE.

Description

La fabrication d'articles à partir de fibres imprégnées d'une matière liquide durcissable se fait en disposant un nombre de nappes plus ou moins grand de ces fibres impregnées sur une forme ou un mandrin.

Ainsi, on peut choisir le procéde selon lequel la ou les bobines de fibres son immobiles tandis que la forme et l'article en fabrication se déplacent ou, au contraire, laisser fixe la forme et l'article en fabrication et rendre les bobines mobiles.

On peut également utiliser un procédé qui combine les deux principes ci-dessus, à savoir que la forme et l'article en fabrication ont un certain mouvement, par exemple rotatif, tandis que la ou les bobines ont un autre mouvement qui est, par exemple, un mouvement alternatif linéaire.

Lorsque l'article a fabriquer est de tres grande dimension, tel qu'une citerne, la forme ou mandrin est sensiblement circulaire et est entraînée en rotation autour de son axe tandis qu'un chariot qui porte une ou plusieurs bobines de fibres, se déplace longitudinalement sur toute la longueur de l'article.

La combinaison de ces deux mouvements a pour resultante que les fibres se disposent héli coTdalement en nappes successives.

On est ainsi contraint de faire effectuer un très grand nombre d'aller-retour au chariot porte-bobine et l'on ne peut pratiquement realiser que des objets cylindriques si le chariot est animé d'une vitesse constante. On pourrait, bien entendu, faire varier la vitesse du chariot porte-bobine mais cela conduirait a une installation complexe, coûteuse et fragile.

Lorsque l'on doit fabriquer des articles tels que des poteaux qui sont généralement tronconiques, il est plus avantageux de disposer les fibres sur un mandrin mobile axialement en une seule passe c'est-a-dire sans aller et retour du mandrin.

Pour qu'un tel article reçoive la quantité voulue de fibres im prégnées, il est nécessaire de prévoir un grand nombre de bobines de fibres placées sur un cantre rotatif.

Lorsqu'on utilise un chariot porte-bobine fixe ou mobile dans un seul plan, il est possible d'obtenir un niveau constant de liquide d'imprégnation par un système d'alimentation continu de tout type connu, de sorte qu'on obtient aisement une imprégnation régulière des fibres.

Lorsqu'au contraire, on utilise des cantres tournants et un mandrin en simple translation, il est très difficile d'obtenir un niveau constant, de sorte qu'il faut effectuer un rechargement périodique du bac, d'où il en résulte que le niveau variable provoque une imprégnation irrégulière.

La présente invention renédie a cet inconvenient en permettant d'obtenir une imprégnation régulière des fibres même avec des cantres tournants.

L'invention sera bien comprise par la description détaillée ciaprès faite en reference au dessin annexé. Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnes qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif.

La figure unique du dessin est une vue partielle en coupe montrant un dispositif conforme à l'invention.

L'invention a pour objet un procédé pour la fabrication d'articles du type selon lequel on imprègne des mèches de fibres avec une matière liquide durcissable, après quoi les fibres impre- gnees sont disposées en nappe sur une forme et ce procedé est caractérise en ce que l'on imprègne les fibres de manière continue avec une matière liquide sous pression.

Les fibres sont, par exemple, des fibres de verre tandis que la matière liquide est une résine en matière synthétique de tout type connu.

Le fait demaintenir sous pression la résine destinee à 1 'impré- gnation des fibres suppose que cette résine est confinee dans une chambre et que les conditions dans lesquelles les fibres sont mises au contact de la résine sont constantes.

A partir du moment où l'on a la maîtrise de ces conditions, il est possible non seulement de les maintenir constantes mais également de les rendre réglables c'est-a-dire qu'un même dispositif peut être adapté à la fabrication d'articles différents où mettant en oeuvre des matières différentes.

En se reportant au dessin, on voit une partie d'un dispositif que l'on pourrait appeler "tête d'imprégnation".

Cette tête est annulaire et se trouve située autour de l'axe x de l'ensemble, cet axe étant également celui du mandrin 1 sur lequel les fibres imprégnés doivent être disposees en nappes.

Le dessin ne représente par conséquent que la moitié supérieure de la tête d'impregnation, celle-ci étant située en aval des cantres (non représentés) sur chacun desquels se trouvent des bobines pour deux ensembles de meches de fibres, respectivement 2 et 3. Comme cela est bien connu en soi, l'un des cantres qui porte toutes les bobines correspondant aux mèches 2 est entraîné en rotation dans un sens, tandis que l'autre cantre qui porte toutes les bobines correspondant aux meches 3 est entraîné en rotation dans le sens inverse et, le tout, autour de l'axe x.

Conformément à l'invention, la tête d'impregnation comprend deux chambres annulaires 4 et 5 qui sont concentriques à l'axe x et qui correspondent respectivement aux mèches 2 et 3,1esquelTes correspondent elles-mêmes à l'un des deux cantres, les chambres annulaires 4 et 5 étant montées rotatives de la même manière que le cantre auquel elles correspondent, c'est-à-dire dans le même sens et à la même vitesse.

On voit que la chambre 4 comprend deux parties sensiblement toriques, respectivement 41 et 42 de diamètres différents par rapport à leur centre commun situé sur l'axe x, ces deux parties 41 et 42 étant reunies par une partie 43 dont le plan est perpendiculaire à l'axe x.

De même, la chambre 5 comprend une partie sensiblement torique supérieure 51 et une partie sensiblement torique inférieure 52, ces deux parties étant réunies par une partie annulaire 53 dont le plan est perpendiculaire à l'axe x.

Les meches de fibres 2 sont introduites dans la partie torique 41 et sont extraites par la partie torique 42 après avoir traversé la partie annulaire 43.

De même, les mèches de fibres 3 sont introduites dans la partie torique 51 et sont extraites par la partie torique 52 après avoir parcouru la parti annulaire 53.

On voit ainsi que les mèches de fibres 2 et 3 suivent un parcours qui implique deux changements de direction sensiblement orthogonaux.

Les parois arrière respectivement 44 et 54 des chambres 4 et 5 sont raccordées à la partie inférieure 45 et 55 des parties toriques 41 et 51 par un épaulement lisse respectivement 46 et 56 afin que les fibres 2 et 3 soient appliquées contre ces épaulements lors du changement de direction que leur traction dans le sens des flèches leur impose pour passer de leur orientation génerale horizontale en amont de la tête d'imprégnation à leur orientation sensiblement verticale à l'intérieur des parties annulaires 43 et 53.

Symetriquement à ce qui vient d'être expliqué, les parties toriques 42 et 52 sont raccordees aux parties annulaires 43 et 53 par des épaulement lisses et arrondis respectivement 47 et 57 contre lesquels les meches de fibres 2 et 3 sont appliquées pour retrouver une orientation sensiblement horizontale à l'intérieur des parties toriques 42 et 52 depuis leur orientation sensiblement verticale à l'intérieur des parties annulaires 43 et 53.

A la sortie de la tête d'imprégnation, les mèches de fibres 2 et 3 prennent appui sur des surfaces arrondies et lisses 6 et 7 pour prendre l'inclinaison nécessaire à leur dépôt en nappe sur le mandrin 1 entrainé en translation linéaire selon la flèche F.

Une couronne 8 concentrique aux parties toriques 42 et 52 est circonscrite à la partie torique 42 de plus grand diamètre et comprend au moins un orifice 9 pour l'introduction de matières liquides telles qu'une résine thermo-durcissable.

Au droit des parties toriques 42 et 52 sont situes deux espaces annulaires respectivement 10 et 11, le premier 10, entre la partie torique extérieure 42 et la couronne 8 tandis que le second 11, est situé entre les deux parties toriques 42 et 52.

Plusieurs passages radiaux 12 font communiquer le premier espace annulaire 10 avec la partie torique exterieure 42 et plusieurs passages radiaux 13 font communiquer la partie torique extérieure 42 avec le second espace annulaire 11 tandis que plusieurs passages radiaux 14 font communiquer le second passage torique interieur 11 avec la partie torique intérieure 52.

Enfin, les chambres 4 et 5 sont munies de joints d'étanchéité souples annulaires au droit des entrées et des sorties des mèches de fibres 2 et 3, ces joints comprenant une lèvre dirigée vers l'intérieur pour l'entrée des fibres 2 et 3 et vers l'extérieur pour leur sortie.

Sur le dessin on voit que la partie torique supérieure 41 de la chambre 4 comprend un joint d'étanchéité souple annulaire 15 au droit de l'entrée des mèches de fibres 2 et comprend une levre 16 dirigée vers l'intérieur de la partie torique 41, tandis que pour la sortie des mêmes mèches de fibres 2, est prévu un joint d'étanchéité souple annulaire 17 muni d'une lèvre 18 diri gée vers l'extérieur.

Il en est de même pour la chambre 5 dont la partie torique s-upé- rieure 51 est équipée d'un joint d'étanchéité souple annulaire 19 munie d'une lèvre 20 dirigee vers l'intérieur, tandis qu'à la sortie de la chambre 5 c'est-à-dire à la sortie de la partie torique inférieure 52, se trouve un joint d'étanchéité souple annulaire 21 dont la lèvre 22 est dirigée vers l'extérieur.

Avec les dispositions qui viennent d'être décrites, on voit que la matière liquide sous pression, telle qu'une resine synthétique polyester, est introduite par un ou plusieurs des orifices 9 de la couronne 8 pour emplir complètement l'espace annulaire 10.

Les passages 12 font communiquer l'espace annulaire 10 avec la partie torique 42 de la chambre 4, de sorte que la matière liquide sous pression emplit completement cette partie torique inférieure 42, la partie annulaire 43 et la partie torique supérieure 41.

Les passages radiaux 13 font communiquer la partie torique intérieure 42 avec l'espace annulaire 11, tandis que les passages radiaux 14 font communiquer cet espace annulaire 11 avec la partie torique intérieure 52.

Les joints d'étanchéité souples annulaires 15 et 19 s'opposent à la sortie accidentelle de matière liquide d'imprégnation sous pression hors des chambres 4 et 5 par les parties toriques supérieures 41 et 51.

Les joints d'étanchéité souples annulaires 17 et 21 s'opposent à la sortie de matière liquide d'imprégnation hors des parties toriques intérieures 42 et 52.

L'étanchetité laterale des espaces annulaires 10 et 11 est assurée par des joints d'étanchéité souples annulaires respectivement 30 et 31 pour l'espace annulaire 10 et 32 et 33 pour espace annu- laire 11, de sorte qu'il ne se produit aucune fuite et que le liquide d'imprégnation introduit par l'orifice (ou les orifices) 9, emplit sous pression les parties toriques intérieures 42 et 52, les parties annulaires 43 et 53, les parties toriques extérieures 41 et 51, les espaces annulaires 10 et 11.

On note que les levres des joints d'étanchéité souples annulaires sont maintenues en position d'étanchéité par la pression de la matière liquide elle-même.

La matière liquide non utilisée dans la première chambre torique 42 passe par les orifices 13 dans l'espace annulaire 11 et, de là, par les espaces radiaux 14 dans la partie torique intérieure 52.

La matière liquide sous pression dans cette partie torique intérieure 52 est evacuee entre les mèches de fibres 2 sous le joint d'étanchéité 17 - 18 ainsi qu'entre les mèches de fibres 3 sous le joint d'étanchéité 21-22.

On remarque que les levres, respectivement 18 et 22 des joints d'étanchéité 17 et 21, agissent comme des râcleurs pour éliminer l'excédent de matière liquide qui imprègne les mèches de fibres 2 et 3.

La matiere liquide d'imprégnation qui n'est pas utilisée est col lectée sous les chambres annulaires et s'écoule vers le réservoir d'alimentation (non représenté) d'où elle est reprise par une pompe qui la conduit sous pression vers l'entrée (ou les entrées) 9.

Il ressort de la description ci-dessus que l'invention permet d'ameliorer de manière très importante la qualite d'imprégnation des meches de fibres 2 et 3 avec une matière liquide telle qu'une résine thermo-durcissable.

Mais, en outre, l'invention améliore encore cet imprégnation grâce aux epaulements lisses arrondis 46, 47 et 56, 57 car les mèches de fibres 2 et 3 tirées vers l'avant de la tête d'imprégnation, comme cela a été explique plus haut, se trouvent aplaties contre des épaulements de sorte qu'à cet endroit où les mèches de fibres 2 et 3 changent de direction, les fibres, au lieu d'être placées les unes sur les autres, sont juxtaposees pratiquement une par une, ce qui facilite la pénétration de la matière liquide d'imprégnation entre les fibres dont chacune est correctement enduite.

L'invention n'est pas limitée au seul mode de réalisation décrit et représenté, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1- Procédé pour la fabrication d'articles du type selon lequel on

imprègne des mèches de fibres avec une matière liquide durcis

sable, après quoi les fibres imprégnées sont disposées en

nappe sur une forme, caractérisé en ce que l'on imprègne les

fibres de manière continue avec une matière liquide sous

pression.

2- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendi

cation 1, caractérisé en ce qu'étant du type qui comprend

d'une part au moins deux bobines de fibres placées sur deux

cantres montes rotatifs autour d'un axe selon lequel doit

être déplace linéairement l'objet à fabriquer et, d'autre part

un réservoir pour la matière liquide, ce dispositif comprend

deux chambres annulaires qui sont concentriques à l'axe selon

lequel doit être déplacé l'objet et qui correspondent chacune

à un cantre, c'est-à-dire qu'elles sont,chacune, montées

rotatives comme le cantre correspondant, chaque chambre devant

être traversee par les fibres deroulées des bobines et étant

munie d'une entrée de matiere liquide sous pression.

3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que cha

que chambre comprend deux parties sensiblement toriques de

diametres différents par rapport à leur centre commun situé

sur l'axe selon lequel doit être déplacé l'objet, ces deux

parties étant reunies par une partie annulaire dont le plan

est perpendiculaire audit axe, les fibres déroulees des bobi

nes devant être introduites dans la partie de plus grand dia

mètre et extraites par la partie de plus petit diamètre en

traversant la partie annulaire afin que le parcours implique

au moins deux changement de direction sensiblement ortho gonaux.

4- Dispositif selon la reve.,dication 3, caractérisé en ce que les

parois de la partie annulaire de chaque chambre sont raccor

dées respectivement à chacune des deux parties toriques par un

épaulement lisse et arrondi contre lequel les fibres doivent

être appliquées lors de leurs changements de direction.

5- Dspositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il

comprend une couronne concentrique aux chambres et circons

crite à celle de plus grand diametre, cette couronne compre

nant au moins un orifice pour l'introduction de matière liquide.

6- Dispositif selon la revendication 5, caracterise en ce qu'au

droit de la partie torique de plus petit diamètre des deux

chambres, sont situés deux espaces annulaires, le premier en

tre la-partie torique extérieure et la couronne et le second

entre les deux parties toriques, une pluralité de passages

radiaux faisant communiquer le premier espace annulaire avec

la partie torique extérieure, celle-ci avec le second espace

annulaire et celui-ci avec la partie torique intérieure.

7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6

ci-dessus, caractérisé en ce que les chambres sont munies de

joints d'étanchéité souples annulaires au droit des entres

et des sorties de fibres, ces joints comprenant une lèvre

dirigée vers l'intérieur pour l'entrée des fibres et vers

l'extérieur pour leur sortie, cette lèvre devant être main

tenue en position d'appui etanche par la pression de la

matière liquide.