FR2841816A1 - Procede et dispositif de fabrication d'un corps composite de revolution et produits obtenus - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé comprenant au moins les étapes suivantes :- on introduit au moins une première bande composite chauffée dans au moins une filière,- on introduit simultanément dans ladite filière au moins une matière fondue au contact de ladite première bande composite, de manière à obtenir au moins une seconde bande composite,- on enroule ladite seconde bande composite autour d'un support en rotation autour de son axe.L'invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé et les produits obtenus.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION D'UN CORPS COMPOSITE
DE REVOLUTION ET PRODUITS OBTENUS
La présente invention concerne un corps de révolution formé d'au moins une matière organique thermoplastique renforcée par des fils de verre continus
enroulés autour de l'axe du corps.
Bien qu'elle ne soit pas limitée à une telle application, l'invention sera plus particulièrement décrite en référence à la fabrication de tuyaux de tous types,
notamment ceux destinés à véhiculer des fluides sous pression.
Une autre application intéressante est la fabrication de réservoirs destinés
à contenir des fluides notamment sous pression.
La fabrication d'un corps de révolution à base d'au moins une matière organique thermoplastique renforcée par des fils de verre continus enroulés autour de l'axe du corps est déjà décrite dans la demande de brevet WOOO/24566. Dans cette demande, on enroule un ruban chauffé, à base d'une matière organique thermoplastique et de fils de verre continus, autour d'un tube en rotation tout en chauffant une partie de la surface du tube revêtue du ruban et en appliquant une pression en aval de cette partie chauffée. Le ruban est généralement obtenu à partir de fils continus co-mêlés constitués de filaments de verre et de filaments de matière organique thermoplastique intimement mélangés, la version la plus courante de ces fils, commercialisés sous la dénomination commerciale TWINTEXO par la société SAINT-GOBAIN VETROTEX FRANCE, présentant un rapport en poids, en pourcentages, de 60 ou 75 pour le verre et de
ou 25 pour la matière organique thermoplastique.
Si le procédé précédent et les produits obtenus sont performants, ils présentent à l'usage certaines limites ou contraintes: contrainte des opérations supplémentaires de chauffage et pression sur le tube pour un dépôt uniforme du ruban, ajout nécessaire d'un revêtement interne (" liner ") pour les applications alimentaires ou d'un revêtement externe pour une meilleure résistance à
l'abrasion, gamme des produits obtenus peu étendue et peu modulable.
Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients précités, et notamment de proposer une gamme plus variée de produits pouvant par exemple présenter des taux de renforts différenciés sur un même produit, ou dont le taux est adapté " à la commande " sans perturbations importantes, en particulier au
niveau du procédé ou des dispositifs employés.
Ce but est atteint par le procédé selon l'invention comprenant au moins les étapes suivantes: - on introduit au moins une première bande composite chauffée dans au moins une filière, - on introduit simultanément dans ladite filière au moins une matière fondue au contact de ladite première bande composite, de manière à obtenir au moins une seconde bande composite, - on enroule ladite seconde bande composite autour d'un support en
rotation autour de son axe.
La présente invention concerne également un dispositif de fabrication d'un corps de révolution, comprenant: -- un ou des moyens pour fournir au moins une première bande composite chauffée, - au moins une filière pour recevoir simultanément au moins la première bande composite et au moins une matière fondue au contact de ladite première bande composite, de manière à obtenir au moins une seconde bande composite, - un ou des moyens pour enrouler ladite seconde bande composite autour
d'un support en rotation autour de son axe.
L'invention a également pour objet un corps de révolution composite, en particulier obtenu par le procédé précédent. Ce corps présente au moins une zone formée uniquement par enroulement d'une bande composite, cette zone présentant selon les cas un taux de renfort(s) modulable (ou taux de renfort(s) différencié ou ajustable ou variable), en particulier un taux de renfort(s) variant suivant l'axe de révolution et/ou suivant l'épaisseur du corps de révolution, et/ou cette zone présentant un taux de renfort réduit, en particulier par rapport au taux de renfort(s) du ou des produits composites de départ ou de la première bande composite utilisée (par exemple un taux de renfort inférieur à 75 % en poids pour une première bande présentant un taux de renfort de 75 % ou un taux de renfort inférieur à 60 % en poids pour une première bande présentant un taux de renfort de 60 %) et/ou un taux de renfort réduit par rapport à celui des zones renforcées obtenues par enroulement dans les corps de révolution actuels (par exemple un taux de renfort représentant moins de 60 % en poids de ladite zone), et/ou au moins une partie des renforts de cette zone présentant une position décentrée au sein de la matière organique dans laquelle ils sont noyés et/ou les renforts de cette zone étant noyés dans au moins deux matières différentes et/ou cette zone pouvant être au contact direct (sans revêtement fonctionnel, par exemple protecteur, ou esthétique) avec l'intérieur (par exemple un fluide dans le cas d'un corps de révolution creux destiné à véhiculer ledit fluide, ou par exemple une mousse de remplissage dans le cas d'un corps plein) et/ou avec l'extérieur du
corps de révolution.
Dans la présente invention, le gainage de la bande composite par une seconde matière, dite matière de dilution, présente de multiples avantages: en diminuant le rapport taux de matière de renfort sur taux de matière organique de la bande enroulée sur le support en rotation, il permet un dépôt plus homogène et une meilleure tenue de ladite bande sans nécessiter un chauffage ou l'application d'une pression supplémentaires sur la bande déposée; en choisissant de façon appropriée la matière de gainage, il évite l'ajout ultérieur d'un revêtement interne (par exemple pour les applications alimentaires) ou d'un revêtement externe (par exemple un revêtement anti-corrosion); de façon plus générale, par le choix de la matière de gainage, il est possible de conférer des propriétés supplémentaires au corps de révolution (propriétés anti-UV, étanchéité, anti-corrosion, etc.); il permet d'ajuster continuellement le taux de renfort en faisant varier en ligne (pendant la fabrication du corps) la quantité de matière de gainage délivrée et permet d'obtenir ainsi des corps présentant des taux de renfort(s) différenciés à partir
d'un produit de départ qui lui peut avantageusement ne pas varier.
Le procédé et les produits selon l'invention présentent donc l'avantage d'être modulables et ce sans changement des produits de départ. En outre, le procédé selon l'invention est de mise en oeuvre aisée et rapide, et est économique. Le corps selon l'invention présente également, au moins dans sa zone obtenue par enroulement, une parfaite cohésion entre les différents éléments le composant (voire le cas échéant une parfaite continuité des parties organiques), l'union entre les différents éléments étant suffisamment intime pour
garantir une durée de vie et une résistance particulièrement satisfaisantes.
Dans le procédé selon l'invention, la première bande composite comprend au moins une matière de renfort (verre, carbone, aramide...) et au moins une matière organique thermoplastique. La matière de renfort (de préférence du verre) se présente préférentiellement au moins sous forme de fils ou filaments continus dans le sens longitudinal de la bande. Les fils ou filaments de matière de renfort sont avantageusement liés entre eux par la matière organique thermoplastique et/ou d'autres fils et/ou filaments de renfort (cas des bandes de renforts tissés ou croisés). De préférence, la bande est obtenue à partir de fils composites formés de filaments de renfort (de préférence des filaments de verre) et de filaments d'au moins une matière organique thermoplastique, ces différents filaments étant avantageusement intimement mélangés, la structure intime de ces fils facilitant l'imprégnation des fibres de verre par la matière thermoplastique, en particulier permettant de former une bande consolidée (c'est-à-dire présentant une cohésion et une intégrité qui permettent de la manipuler sans endommagement) très homogène. Des fils composites avantageux peuvent être obtenus selon un procédé direct tel que celui décrit dans les brevets EP 0 367 661, WO 98/ 01751 ou EP 0 599 695, les fils selon ce procédé présentant l'avantage d'avoir un excellent indice de co-mêlage induisant une excellente répartition des fils de verre dans la matière thermoplastique comme explicité dans la demande de brevet
WOOO/24566.
La première bande composite présente généralement une largeur de 1 à cm environ et peut être essentiellement plate ou affecter une forme de section plus complexe o chaque portion est assimilable à une bande. La bande peut être souple, notamment susceptible d'être enroulée lorsque la bande est sensiblement plate, ou plus ou moins rigide. L'emploi d'un ruban composite plutôt que d'un fil composite présente de nombreux avantages, notamment en termes de répartition des filaments de verre dans la matière thermoplastique au sein du produit final et de commodité de mise en oeuvre. De préférence, la première bande lors de son entrée dans la filière présente non seulement une continuité longitudinale mais également transversale, en particulier présente un taux volumique de vide inférieur à 5 % (voire inférieur à 3 %, voire même inférieur à 0,5 %). Le taux volumique de vide peut être mesuré de manière connue à l'aide d'une méthode micrographique du type analyse d'image, ou calculé à l'aide d'une formule comme
explicité dans la demande de brevet WO/00/24566.
La première bande composite comprend au moins une matière organique thermoplastique, appelée première matière, cette matière étant par exemple choisie parmi les polyoléfines, notamment le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), les polyesters, notamment le polytéréphtalate d'éthylène, le polytéréphtalate de butylène, les élastomères, notamment un polymère éthylène propylène (EPDM), ou le chlorure de polyvinyle (PVC), ou les polyamides, etc. certaines de ces matières (notamment le polyéthylène) présentant l'avantage d'être chimiquement inertes et compatibles sur le plan alimentaire, de pouvoir résister à
des températures très basses et de présenter un faible cot de revient.
La première bande est généralement formée à partir de fils composites continus extraits d'enroulement(s) et assemblés de manière parallèle (ou sensiblement parallèle) en au moins une nappe, et/ou éventuellement à partir de nappe(s) de fils composites tissés ou croisés. Afin d'obtenir au moins une première bande composite selon l'invention, la nappe de fils (ou le cas échéant au moins l'une des nappes) est introduite dans une zone o elle est chauffée à une température atteignant au moins celle de fusion de la première matière thermoplastique (et inférieure à la température de dégradation de ladite matière et à la température de ramollissement des fibres de renforcement), puis la nappe de fils chauffés (généralement jointifs) passe dans un dispositif d'imprégnation pour répartir de manière homogène la première matière thermoplastique fondue et
imprégner les fibres de renfort par celle-ci.
On obtient ainsi une bande présentant une continuité transversale, cette bande pouvant éventuellement subir une étape, supplémentaire ou conjointe à
l'imprégnation, de conformation afin d'obtenir le profil désiré.
Il va de soi que l'on peut également former plusieurs nappes disjointes, ainsi que plusieurs bandes disjointes, au moins une de ces bandes étant
introduite dans au moins une filière conformément au procédé selon l'invention.
Avantageusement, une étape de régulation de la tension des fils peut être prévue (par exemple lors de leur rassemblement en nappe(s) ou faisceau(x) ou avant leur rassemblement) et/ou les fils peuvent être débarrassés de toute électricité statique, par exemple avant le passage de la nappe dans la zone de chauffage. Le procédé selon l'invention peut comprendre une étape de formation de la première bande comme mentionnée précédemment ou utiliser une ou des bandes déjà formées, la ou les bandes étant dans ce dernier cas réchauffées (et éventuellement conformées à un profil particulier) dans une étape préalable de chauffage à une température atteignant au moins celle de fusion de la première matière thermoplastique, avant introduction dans la filière. De préférence, le procédé selon l'invention utilise uniquement comme produit de départ des fils composites et comprend ainsi une étape préalable de formation de la bande comme vu précédemment. La première bande composite ou la bande obtenue au sortir du dispositif d'imprégnation comme explicité précédemment est avantageusement maintenue en température à une température proche de la température de fusion de la première matière thermoplastique (ou à une température de malléabilité de la première matière thermoplastique) jusqu'à la filière ou jusqu'au(x) moyen(s) d'enroulement (tels que la tête de pose) de la
seconde bande mentionnés selon l'invention.
Conformément au procédé selon l'invention, la première bande est introduite dans au moins une filière également alimentée par une matière fondue appelée seconde matière (ou matière de dilution ou matière de gainage). Cette seconde matière peut être identique ou différente de la première matière
organique formant la bande. Il peut également s'agir d'une matière composite.
Elle peut présenter des propriétés particulières ou comprendre des additifs ou charges lui conférant des propriétés particulières (par exemple de la sciure de bois pour donner un aspect bois, un additif améliorant la résistance aux hydrocarbures, elle peut également être chargée talc, fibres de verre, courtes ou longues, etc.). De préférence, la seconde matière comprend au moins une matière organique ou plastique, avantageusement thermoplastique, par exemple une polyoléfine (notamment du polyéthylène ou du polypropylène) ou du polychlorure de vinyle, ou peut éventuellement comprendre une matière thermodurcissable tel qu'un polyuréthane, ou un élastomère, par exemple un
polypropylène modifié SEBS (styrène éthylène butadiène styrène).
Avantageusement, la seconde matière est choisie identique ou similaire ou compatible chimiquement avec la première matière (de façon à ce qu'il y ait une bonne adhésion, voire une continuité, entre les deux matières) formant la première bande, cette seconde matière pouvant éventuellement être chargée en additifs tels que ceux mentionnés précédemment (sciure de bois, fibres de verre,
talc, etc.).
Selon la matière choisie, la seconde matière peut jouer simplement un rôle de dilution ou peut en plus conférer des propriétés supplémentaires à la seconde bande formée. La seconde bande formée comprend ainsi de préférence un taux de matière de renfort compris entre 0 et 74% en poids de la bande, et de préférence compris entre 1 et 60 % en poids, voire compris entre 5 et 55 % en poids (les fils utilisés présentant eux généralement un taux de renfort de 60 ou % en poids), sur au moins une certaine partie de sa longueur, ce taux pouvant
également varier suivant la longueur de la bande.
L'application de la seconde matière permet également une meilleure consolidation de la première bande, la seconde bande obtenue étant en quelque sorte formée d'au moins une seconde matière renforcée par au moins une première bande composite. Lorsque ladite première bande est obtenue à partir de fils eux-mêmes composites, la seconde matière adhère à la première bande de façon particulièrement satisfaisante (voire, lorsqu'il s'agit notamment de la même matière, fusionne avec la première matière de la première bande), et ceci pour différentes matières. La seconde bande comprend ainsi avantageusement au moins une première bande de fibres continues de renforcement agencées de manière sensiblement parallèle et contiguÙ solidarisées entre elles par au moins une première matière thermoplastique, et au moins une seconde matière en contact intime avec ladite première bande. Comme indiqué précédemment, lorsque la première matière et la seconde sont identiques, les deux matières sont
parfaitement fusionnées au sein du corps de révolution obtenu.
Dans le procédé et le dispositif selon l'invention, la seconde matière introduite dans la filière peut provenir par exemple d'un dispositif d'extrusion. Il est possible de contrôler parfaitement la quantité de matière que l'on veut ajouter ainsi que la forme que l'on veut donner à la seconde bande, cette forme pouvant être conférée notamment par la filière (et éventuellement par un dispositif de conformation supplémentaire). Selon les modes de réalisation, la première bande peut être déformée lors de son introduction dans la filière jouant alors le rôle d'un dispositif de conformation et revêtue de la seconde matière, ou simplement être revêtue de la seconde matière complétant la forme conférée par la filière (et éventuellement passer dans un dispositif de conformation supplémentaire). De préférence, la filière permet à la fois le positionnement de la première bande et le
calibrage (ou conformation) de la section de la seconde bande.
La première bande (ou les premières bandes s'il y en a plusieurs introduites dans une ou plusieurs filières) peut également être revêtue de plusieurs matières identiques ou différentes alimentant la filière (ou le cas échéant plusieurs filières en série ou en parallèle), ce mode permettant encore d'élargir la gamme des produits obtenus. Lorsque plusieurs secondes bandes sont obtenues en parallèle, la matière de gainage peut varier d'une bande à l'autre, ainsi qu'au sein de chaque bande, les différentes bandes étant ensuite enroulées sur le support en rotation. Dans le procédé selon l'invention, en faisant varier l'alimentation des différents matières, on peut par conséquent obtenir non seulement des corps présentant des taux de renfort(s) différenciés mais également des mélanges variables de matières suivant l'axe de révolution et/ou l'épaisseur. La seconde bande (ou les secondes bandes lorsqu'il y en a plusieurs) formée dans le procédé selon l'invention peut avantageusement être enroulée directement sur un mandrin (les propriétés recherchées étant le cas échéant présentes in situ dans la bande enroulée selon l'invention), mais il n'est pas exclu de l'enrouler sur un tube ou liner destiné à faire partie intégrante du corps de révolution ou sur un support tel qu'un pain de mousse, et/ou d'ajouter un revêtement extérieur à l'enroulement obtenu, ce revêtement pouvant être appliqué par exemple sous forme d'un film ou d'une bande que l'on enroule, etc... La seconde bande selon l'invention peut également être enroulée sur un support déjà revêtu d'un premier enroulement (sous forme par exemple d'une bande organique). Il n'est pas nécessaire par ailleurs (bien que non exclu) de réchauffer
et/ou d'appliquer une pression sur la seconde bande lors de son enroulement.
La seconde bande peut être enroulée en formant des spires jointives, espacées ou se recouvrant les unes les autres au moins en partie. L'enroulement de la ou des bandes peut se faire de façon plus ou moins transversale, et généralement se fait de façon hélicodale, l'angle de la bande par rapport à l'axe du corps pouvant changer suivant la position le long de l'axe et étant conféré par la tête de pose en fonction notamment des propriétés mécaniques recherchées comme évoqué ultérieurement. Chaque tour de support peut voir le dépôt d'une ou plusieurs spires, sur tout ou partie de la longueur du support, le tour suivant pouvant voir changer l'orientation de la ou des spires suivantes. On peut ainsi obtenir des structures avec des enroulements très denses, des guipages, ou des
enroulements lâches façon filets.
Comme indiqué précédemment, la présente invention concerne également un dispositif de mise en oeuvre du procédé décrit ci-avant. Ce dispositif comprend notamment un ou des moyens pour former une bande composite ou un ou des moyens pour délivrer (et/ou entraîner) et pour chauffer (et éventuellement imprégner et/ou conformer) une nappe ou bande déjà formée. Lorsque le corps de révolution selon l'invention est réalisé en continu à partir d'enroulements de fils composites, ces moyens peuvent notamment comprendre: - un ou des moyens pour entraîner et assembler les fils sous la forme d'au moins un faisceau (ou nappe) de fils parallèles; - un ou des moyens pour chauffer ledit faisceau; - au moins un dispositif d'imprégnation du faisceau chauffé de manière à obtenir une bande, par exemple une bande densifiée et laminée de forme aplatie; - un ou des moyens pour maintenir la bande en température au moins
jusqu'à la filière.
Le dispositif peut également comprendre un cantre à partir duquel sont
déroulées des bobines de fils et au moins un galet assurant le guidage des fils.
Les moyens pour assembler les fils sous forme d'au moins un faisceau de fils parallèles peuvent par exemple consister en une plaque à oeillets et/ou un peigne dont les dents permettent un alignement parallèle des fils selon des
espaces réguliers.
Eventuellement, un ou des moyens de régulation de tension des fils
peuvent être prévus, par exemple en amont des moyens de rassemblement.
Egalement, un dispositif anti-statique peut être prévu, par exemple en
amont des moyens de chauffage.
Généralement, le dispositif comprend un ou des moyens de chauffage constitués par un ou des fours, par exemple de type à infrarouge, de préférence fonctionnant avec des lampes régulées en puissance en fonction de la température de la bande, ce genre de four ayant l'avantage d'être à la fois
performant sur le plan énergétique et facile à réguler.
Le dispositif d'imprégnation peut à titre d'exemple comporter trois organes disposés en triangle et entre lesquels défile le faisceau, la hauteur de séparation des organes étant adaptée pour établir une pression appropriée sur la surface du faisceau. Les organes peuvent être des cylindres (ou barreaux) chauffants, et tournants ou fixes. Avantageusement, chaque cylindre peut comporter une lame pour racler la matière thermoplastique fondue déposée sur le cylindre après
passage du faisceau.
Le dispositif d'imprégnation peut également faire office de dispositif de conformation ou être suivi par un ou des dispositifs de conformation supplémentaires, de manière à transformer le faisceau de fils ou la bande formée en au moins une bande de section choisie. Ce dispositif de conformation peut par exemple comprendre une filière chauffante, et/ou des galets entre lesquels circule
le faisceau de fils ou la bande respectivement.
Un dispositif, par exemple de conformation, peut également assurer le centrage de la nappe, avant notamment formation de la bande, et comporter par exemple un galet inférieur et un galet supérieur de forme appropriée (par exemple de forme hyperboloide ou munie de rebords) et tournant en sens opposés, la nappe de fils étant concentrée autour de l'axe central de défilement lors de son
passage entre les deux galets pour délivrer une faisceau de fils contigus.
Le dispositif selon l'invention comprend également au moins une filière, appelée filière de gainage, préférentiellement calibrée à la section de la seconde bande que l'on souhaite obtenir, et dans laquelle peuvent être introduits simultanément au moins une première bande et au moins une seconde matière fondue au contact de la bande de manière à obtenir une seconde bande constituée d'au moins une seconde matière renforcée par au moins une première bande. Eventuellement, le dispositif selon l'invention comprend en amont de ladite filière ou cette filière elle-même comprend des moyens de positionnement et/ou de conformation d'au moins une bande pour la mise en contact avec au moins
une seconde matière.
Ladite filière peut également comprendre des moyens pour apporter la il seconde matière au contact de la bande en y appliquant une surpression. La seconde matière (ou les secondes matières lorsqu'il y en a plusieurs) peut arriver au contact de la première bande par différents canaux dans la filière. Selon la section de la filière et/ou la présence de différents canaux et/ou l'application de surpression(s) et/ou le positionnement de la première bande dans la filière, la quantité de seconde(s) matière(s) délivrée(s) peut être différente en différents points de la section de la bande, par exemple plus de matière peut être déposée sur une face de la première bande que sur une autre, conduisant ainsi à un
décentrage de la matière de renfort au sein de la seconde bande formée.
De préférence, le dispositif selon l'invention comprend au moins une extrudeuse apportant au moins une seconde matière fondue dans la ou les filières
de gainage.
Le dispositif selon l'invention comprend également un ou des moyens d'enroulement, ces moyens comprenant par exemple une tête de pose qui positionne la bande et facilite sa mise en place. La tête de pose peut être mobile et commandée en rotation; elle peut par exemple être formée de galets tournants ou fixes, autonettoyants et assurant par exemple le centrage de la bande, comme
décrit ultérieurement en référence aux figures.
De préférence, la filière de gainage mentionnée selon l'invention (ou au moins l'une des filières de gainage lorsqu'il y en a plusieurs) se trouve en sortie de la tête de pose précédemment mentionnée et avant le support sur lequel la
seconde bande doit être enroulée.
Bien que non nécessaires, le dispositif peut également comprendre un ou des moyens (par exemple une buse de soufflage d'air chaud) pour chauffer au moins en superficie la bande dans une zone à proximité du support en rotation autour de son axe ou en aval de la zone de contact entre la bande et le support et/ou un ou des moyens pour appliquer une pression locale (par exemple sous forme d'au moins un galet rotatif) sur la partie de la surface périphérique extérieure du support revêtu de la bande, par exemple dans une zone située immédiatement en aval de la zone de chauffe précédente. Comme indiqué précédemment, le support en rotation peut être par exemple un mandrin, ce mandrin pouvant être chauffé ou non, ou un tube (ou un insert plein ou une pièce
à consolider) pouvant ou non faire partie du corps de révolution obtenu.
Les différents éléments du dispositif selon l'invention peuvent être fixes ou
mobiles (en translation et/ou en rotation).
Le corps de révolution selon l'invention est généralement creux, et comprend, dans sa paroi, au moins une matière de renfort sous forme continue, généralement enroulée de façon hélicodale autour de l'axe (longitudinal) de révolution du corps, et au moins une matière organique thermoplastique (dans laquelle la matière de renfort est généralement noyée). Les fils de renfort(s) continus noyés dans la matière organique peuvent former par exemple, pour au moins une partie d'entre eux, un angle de l'ordre de 150 avec l'axe dudit corps, ou selon un autre mode avantageux un angle compris entre 50 et 550 avec l'axe dudit corps, cet agencement permettant d'augmenter la résistance axiale et circonférentielle du corps à la pression exercée par un fluide circulant ou contenu à l'intérieur pour une même quantité de fils de verre continus utilisée. Selon une autre variante avantageuse, au moins une partie desfils de renfort(s) continus noyés dans la matière organique thermoplastique forment un angle proche de 90 avec l'axe du corps et d'autres fils de renfort(s) continus sont noyés dans la
matière organique en étant disposés longitudinalement le long de l'axe du corps.
Le choix d'une de ces variantes, de leur combinaison ou d'une autre variante privilégiant un angle d'enroulement des fils de renfort(s) continus différent, ainsi que des quantités respectives des fils de renfort(s) dans la direction selon laquelle ils sont disposés est effectué en fonction des contraintes spécifiques liées à chaque application telles que la résistance à la pression, à
l'ovalisation, à la flexion, à la traction...
Selon un mode de réalisation avantageux, la paroi du corps de révolution selon l'invention est essentiellement voire entièrement formée par la seconde
bande enroulée.
L'invention concerne également une structure, par exemple un tuyau composite, formée du corps de révolution précédemment défini et revêtue par exemple d'une ou plusieurs couches de finition ( par enroulement, coextrusion, etc.), notamment en matière organique thermoplastique et/ou munie d'éléments complémentaires (tels que des embouts aux extrémités, solidarisés par exemple
par soudure ou collage, ou au moins un liner, etc.).
Le corps ou la structure conformes à l'invention sont particulièrement
adaptés pour contenir et/ou véhiculer des fluides sous pression.
D'autres avantages et caractéristiques vont à présent être décrits en regard de la figure jointe représentant une vue schématique d'un dispositif de fabrication d'un corps de révolution selon l'invention. Dans un soucis de clarté, l'échelle entre
les différentes parties n'est pas nécessairement respectée.
Le dispositif représenté permet la fabrication d'un corps de révolution 1 conforme à l'invention formé par enroulement autour d'un mandrin 2 d'une bande composite 3 formée d'une première bande 4 formée de filaments de renforcement agencés de manière parallèle et contiguÙ et solidarisés entre eux par une première matière thermoplastique, cette bande étant noyée dans une seconde
matière plastique en contact intime avec ladite bande.
La bande est formée à partir de fils composites 5 tels que les fils commercialisés par la société SAINT GOBAIN VETROTEX FRANCE sous la dénomination commerciale TWINTEX et fabriqués par exemple selon le procédé décrit dans le brevet EP 0 599 695, ces fils étant constitués par des filaments de verre et des filaments d'une matière organique thermoplastique, de type
polyoléfine ou polyester, intimement mêlés entre eux.
Ces fils sont dévidés à partir d'enroulements 6 disposés sur un cantre (non représenté). Ce cantre peut être par exemple tel que celui décrit dans la demande de brevet WO 00/24566. Ces fils sont ensuite rassemblés de manière parallèle à l'aide d'un ou plusieurs dispositifs (symboliquement représentés par 7) tels que un ou plusieurs peigne(s) et/ou plaque(s) à oeillets et/ou galet(s) rainurés et/ou embarrage(s), etc. Un ou des moyens de régulation de tension et/ou de détection de mouvement et/ou anti-statique peuvent également être prévus, par exemple au niveau du cantre et/ou en un ou différents points du trajet avant formation de la bande. Par exemple, le dispositif selon l'invention peut comprendre l'enchaînement de moyens décrit sous la référence 75 dans la demande de brevet W00/24566 entre le cantre et le premier four 8. Les fils rassemblés de façon parallèle et contiguÙ passent dans un premier four ou une première série de fours infrarouge 8 o ils sont chauffés à une température atteignant au moins celle de fusion de la première matière thermoplastique, puis la nappe de fils chauffés passe dans un dispositif d'imprégnation 9 qui en aplatissant la nappe permet d'obtenir une première bande ou ruban en évacuant l'air contenu entre les fils pour densifier la matière et en noyant totalement les filaments de verre dans la matière thermoplastique. Le dispositif d'imprégnation 9 est par exemple constitué de trois cylindres chauffants parallèles entre eux et disposés en triangle, le cylindre supérieur étant réglable en hauteur de manière que la bande soit plus ou
moins aplatie.
La première bande chauffée ainsi formée est maintenue en température, par passage dans un deuxième four ou une deuxième série de fours 10, jusqu'à la tête de pose 11, cette tête étant avantageusement pivotante pour pouvoir changer l'angle de dépôt du ruban. Cette tête peut par exemple être celle décrite sous la référence 71 dans la demande de brevet WOOO/24566. Au sortir de la tête de pose et juste avant d'entrer en contact avec le mandrin, la première bande est introduite dans une filière 12 dans laquelle elle est revêtue d'une seconde matière, cette seconde matière à l'état fondu provenant d'une extrudeuse 13 et alimentant la filière par l'intermédiaire par exemple d'un tuyau souple 14. La seconde matière est identique ou différente de la première matière et est introduite dans l'extrudeuse sous forme de granulés 15 et/ou de fils, etc. La seconde bande 3 ainsi formée par gainage de la première bande est ensuite enroulée autour du mandrin en rotation autour de son axe (ici par exemple dans le sens indiqué par la flèche), un rouleau 16 adjacent au mandrin pouvant également aider à l'application de la seconde bande (ce rouleau pouvant être
considéré comme faisant ou non partie du dispositif de pose).
Les corps de révolution obtenus selon l'invention peuvent être utilisés dans
diverses applications, telles que le transport ou stockage de fluides.
Claims (13)
1. Procédé de fabrication d'un corps de révolution comprenant au moins les étapes suivantes: - on introduit au moins une première bande composite chauffée dans au moins une filière, - on introduit simultanément dans ladite filière au moins une matière fondue au contact de ladite première bande composite, de manière à obtenir au moins une seconde bande composite, - on enroule ladite seconde bande composite autour d'un support en
rotation autour de son axe.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on forme la première bande composite à partir de fils continus formés de filaments de verre et de filaments de matière organique thermoplastique, de préférence intimement
1 5 mélangés.
3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la première bande présente un taux volumique de vide
inférieur à 5%.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la première bande est obtenue en assemblant des fils composites continus de manière parallèle en au moins une nappe, en introduisant cette nappe dans une zone o elle est chauffée à une température atteignant au moins celle de fusion de la première matière thermoplastique, puis en passant cette nappe de fils chauffés dans un dispositif d'imprégnation pour répartir de manière homogène la première matière thermoplastique fondue et imprégner les
fibres de renfort par celle-ci.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que la première bande est chauffée et/ou maintenue en température jusqu'à la filière ou jusqu'au(x) moyen(s) d'enroulement de la
seconde bande.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes
caractérisé en ce que la seconde bande comprend un taux de matière de renfort compris entre 0 et 60% en poids de la bande sur au moins une certaine partie de
sa longueur, ce taux pouvant également varier suivant la longueur de la bande.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes
caractérisé en ce que la seconde matière est introduite dans la filière après avoir
été conditionnée par un dispositif d'extrusion.
8. Dispositif de fabrication d'un corps de révolution, caractérisé en ce qu'il comprend: - un ou des moyens pour fournir au moins une première bande composite chauffée, - au moins une filière pour recevoir simultanément au moins la première bande composite et au moins une matière fondue au contact de ladite première bande composite, de manière à obtenir au moins une seconde bande composite, - un ou des moyens pour enrouler ladite seconde bande composite autour
d'un support en rotation autour de son axe.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le ou les moyens d'enroulement comprennent au moins une tête de pose, la filière se
trouvant en sortie de la tête de pose.
10. Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il
comprend: - un ou des moyens pour entraîner et assembler les fils sous la forme d'au moins un faisceau de fils parallèles; - un ou des moyens pour chauffer ledit faisceau; - au moins un dispositif d'imprégnation du faisceau chauffé de manière à obtenir une bande; - un ou des moyens pour maintenir la bande en température au moins
jusqu'à la filière.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10
caractérisé en ce qu'une extrudeuse apporte la seconde matière fondue dans la
filière calibrée à la section de la seconde bande.
12. Corps de révolution composite présentant au moins une zone formée uniquement par enroulement d'une bande, cette bande étant formée d'une bande
composite sur laquelle a été déposée une matière de dilution.
13. Structure composite, telle qu'un tuyau ou un réservoir, comprenant au
moins un corps de révolution selon la revendication 12.
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