Brevet FR2003991A1 — publié le 19691114

La présente invention concerne un procédé de production d'articles à partir de brins de filaments imprégnés a'une résine thermodurcissable synthétique. Un procédé de ce type est utilisé pour la production a'articles creux comme des récipients et des produits tubulaires en enroulant les brins imprégnés sur un mandrin ou un autre élément de façonnage pour former un article à partir des brins. On laisse ensuite durcir le fluide 'imprégnation, après quoi l'article filamenteux formé est enlevé de ltélément ae façonnage. Pour permettre une production rapide de l'article, une très grande quantité de brins peuvent être enroulés simultanément sur le mandrin de façonnage. Ces brins sont déroulés de bobines ou dévidoirs d'alimentation et réunis pour former un faisceau de brins qui est enroulé sur le mandrin tournant. Un inconvénient de cette méthode est que le faisceau épais de brins présente une section non-uniforme et arrondie, oui se manifeste dans la structure de la paroi de 1' article bobiné par des défauts tels qu'une distribution irrégulière des filaments, des cavités, et une surface striée de forme générale irrégulière. Si, ainsi qu'il est usuel, une ou plusieurs couches de brins sont enroulées sur une couche déposée précédemment, ces problèmes sont aggravés, car de grandes cavités se formeront alors aussi entre les diverses couches. Comme résultat, l'article n'a pas une résistance mécanique uniforme sur sa surface de paroi et, comme la résistance mécanique admissible est déterminée par la partie la moins résistante de la paroi, la contrainte admissible dans l'en- semble est très inférieure à ce qui serait possible autrement. De plus, la surface rugueuse de l'article est peu agréable à la vue, et, si l'article est un tuyau, la surface intérieure rugueuse de la paroi augmente la résistance à ltécoulement d'un liquide refoulé dans le tuyau. La présente invention a pour but de fournir un procédé permettant la production d'articles de qualité supérieure par bobinage de brins imprégnés d'une résine thermodurcissable. Selon l'invention, un procédé de production d'articles à partir de brins de filaments imprégnés d'une résine thermodurcissable synthétique comprend les étapes consistant à faire avancer continuellement des brins de filaments à une position dans laquelle les brins sont chacun à une forme plate et sont ensemble dans une disposition parallèle espacée et se recouvrant en partie latéralement, à faire converger les brins tout en maintenant la relation de recouvrement pour former une bande continue de filaments, à imprégner les filaments d'une résine thermodurcis- sable synthétique liquide avant de les bobiner en un article, à enrouler la bande de filaments sur un élément de façonnage pour former un article et à laisser durcir la résine liquide. flans le procédé de l'invention, les brins, avant d'entre enroulés sur lrélément de façonnage, sont réunis d'une manière controlée de façon à former une bande plate de filaments parallèles et ayant une épaisseur uniforme. La résine thermodurcissable utilisée comme fluide d'imprégnation peut être de l'un quelconque des types connus dans les procédés de bobinage de filaments, et c'est de préférence une résine époxy ou une résine polyester. Les brins peuvent être imprégnés après la formation de la bande continue par passage de cette bande à travers un bain d'imprégnation, ou les brins peuvent avoir été imprégnés individuellement plus tôt. De preférence, les brins sont imprégnés après leur déroulement des bobines d'alimentation et avant d'être guidés davantage vers l'élément de façonnage. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non li imitatifs les figures 1 et 2 représentent deux modes de réalisation différents d'un appareil utilisable pour- la mise en oeuvre de l'invention; la figure 3 représente schématiquement une partie de l'appareil de la figure 2. Sur la figure 1, on voit une plaque de base 15, sur laquelle sont montés un premier rouleau-guiae 11, deux ergots de guidage successifs 13 et 14, un râtelier de guidage 18 et un deuxième rouleau-guide 21. Ces éléments forment ensemble un dispositif pour guider les brins de filaments venant d'une source d'alimentation vers un élément de façonnage sur lequel ils doivent etre bobinés. Bien que le dispositif puisse eAtre conçu pour guider un nombre quelconque de brins, pour des raisons de simplicité on a représenté seulement trois brins 10 de filaments sur la- figure 1. Ces brins sont avancés à partir d'une source d'alimentation quelconque (non représentée), habituellement à partir d'une série de bobines montées sur un support commun, de façon-qu'ils arrivent sous le premier rouleau-guide 11 en contact avec lui. Le rouleau-guide î1 est monté parallèlement à la plaque de base 15. savant d'arriver en contact avec le rouleau-guide 11, les brins 10 passent entre une série d'ergots 12 montés sur la plaque de base 15. Il y a lieu ae noter que les brins 10 tandis qu'ils passent entre les ergots 12 doivent ae pr'fc'rence ne pas être en contact avec ces derniers, car aussi bien dans ce cas cu- lors du parcours ultérieur des brins à travers le dispositif, tout contact des brins avec des objets qui exerceraient des forces dans une direction latérale des brins doit être évité autantque possible. La raison en est que des forces latérales ont tendance à donner aux brins une section non-plate et arronaie indésirable, par exeL:ple une section circulaire ou elliptieue. rour les meilleurs résultats, les brins 10 doIvent être mis à une forme plate dès que possible et etre maintenus dans cette forme pendant tout leur parcours ultérieur. Par conséquent, les ergots 12 sont montés de façon à ce que normalerent ils ne soient pas en contact avec les brins leur roule étant seulement de retenir les brins sur le rouleau 11 si les brins avaient tendance à s'écarter accidentellement du rouleau-guide 11, ce qui pourrait provoquer une rupture des brins. Dans un passage latéralement sans contrainte des brins sur le rouleau 11, les forces de tension dans les fils ont tendance à les aplatir. Les brins passent ensuite successivement sur les ergots de guidage 13 et 14 qui sont à une certaine dis- tance l'un de l'autre. La course des brins est ainsi modifiée deux fois dans des directions opposées, c'est-à-dire qu'ils tournent à gauche sur l'ergot 13 et qu'ils tournent à droite sur l'ergot 14. Les brins, tandis qu ils sont tirés sur les ergots 13 et 14, conservent leur forme plate et, dans une opération continue, ils prennent librement une position sur la surface des ergots dans laquelle ils ne sont soumis à aucune force latérale résiduelle notable. Comme étape suivante, chacun des brins est passé individuellement sur l'une des tiges-guides 19 d'un rate- lier de guidage 18. Les tiges 19 sont cylindriques et montées à des distances égales les unes des autres dans une disposition parallèle entre elles et avec la plaque de base 15. Les tiges sont montées aussi avec leurs axes dans un plan commun qui est perpendiculaire à la plaque de base. Les ergots de guidage 13 et 14 sont montés dans une position telle par rapport aux autres moyens de guidage sur la plaque de base 15 que les brins plats 10, quand ils passent sur la tige-guide 19,prennent une position parallèle et se recouvrant en partie latéralement les uns par rapport aux autres. Après les tiges 19, les brins avancent suivant un parcours convergent vers le deuxième rouleatguide 21, tandis que la position de recouvrement partiel est maintenue. Sur le rouleau-guide 21, les brins 10 sont réunis d'une façon régulière à la manière des tuiles d'un toit, pour former une bande large unique 20 de filaments. La mesure dans laquelle les bords des brins se recouvrent dans la bande 20 doit être de préférence aussi petite que possible. En principe, les brins dans la bande large 20 peuvent être à la limite d'une position de chevauchement, c'est-à-dire que les bords longitudinaux d'un brin peuvent être contigus aux bords adjacents de brins adjacents. Dans la pratique, les brins 10 passant sur les tiges-guides l9 sont soumis à de petits moule ments de va-et-vient dans la direction axiale des tiges 19, et un bas degré de recouvrement est nécessaire pour assurer qu'il ne se produise pas de vides longitudinaux dans la bande 20. En général, un chevauchement moyen de l'ordre de 10 % de la largeur des brins plats sur les tiges-guides 19 sera suffisant pour éviter toutes difficultés à cet égard. Quand ils passent sous tension sur le rouleau-guide 21, les filaments qui forment les bords en chevauchement dans deux brins prennent une position cote à côte de sorte que l'épaisseur dans les parties en recou vrement devient la même cue dans les autres parties des brins. Ainsi, on obtient une bande plate 20 d'épaisseur uniforme, qui est enroulée sur un mandrin tournant (non représenté) d'une manière hélicodale de façon à former une couche continue de filaments sur le mandrin. Les brins sont tirés à travers le dispos tif de la figure 1 par la rotation du mandrin. L grande large de la bande assure une production rapide de l'article sur le mandrin, tandis que le caractère plat de la bande 20 assure une épaisseur constante de la couche de filaments sur le mandrin. L'opération de bobinage est en elle-meme bien connue et n'est donc pas décrite davantage. Pour que l'on obtienne de la souplesse dans le fonction nement, en particulier pour que l'on puisse faire varier le de- gré de recouvrement des brins sur le ratelier de guidage 18, les divers moyens de guidage sont de préférence montés d'une manière réglable sur la plaque de base 15. Par exemple, les ergots de guidage 13 et 14 sont montés d'une manière amovible dans des fentes 16 et 17 formées respectivement dans la plaque de base de façon à permettre un réglage latéral des ergots à une autre position dans laquelle ils sont fixés ae nouveau à la plaque de base. L'inclinaison des ergots 13 et 14 est de préférence variable, et la position des autres moyens ae guidage, en particulier du relier de guidage 18 ou de ses tiges 19, peut aussi être réglable. De préférence, les brins 10 sont imprégnés d'une résine liquide thermodurcissable avant de passer sous le premier rou leau-guide 1,. Toutefois, les brins peuvent être imprégnés à un moment ultérieur, par exemple quana ils ont formé la bande large 20 après avoir quitté le deuxième rouleau-guide 21. L'imprF gnation peut être effectuée par des méthodes connues appropriées quelconques, par exemple par immersion des brins dans un bain contenant la résine liquide. Le mode de réalisation de la figure 2 est en principe similaire à celui de la figure 1. Sur une base 22 enforme d'auge, sont montés les divers moyens de guidage, à savoir une première tige-guide 23, une série drergots de guidage 24 montés ensemble sur un support 24a, un râtelier de guidage 25 portant une série de tiges-guides cylindriques uniformément espacées 26, et un ensemble de trois tiges-guides 27. Les brins 10 passent sur les moyens de guidage dans l'ordre ci-dessus. Les ergots 24 ont un rôle similaire à celui des ergots 13 et 14 sur la figure 1, c'est-å-dire qu'ils dirigent les brins vers le râtelier de guidage 25 de manière que les brins sur les tiges-guides 26 se trouvent dans une position de chevauchement. Les tigesguiaes 26 s'étendent dans une direction parallèle entre elles avec leurs axes dans un plan commun perpendiculaire à la paroi inférieure 28 de la base 22. Sur la figure 2, l'espace libre entre deux tiges 26 adjacentes est légèrement supérieur à l'épaisseur des brins plats juste avant leur passage sur les tiges 26, ae sorte que ces tiges aident à maintenir une épaisseur uniforme dans les brins. Après le râtelier de guidage 25, les brins convergent vers les tiges-guides 27, et en passant sur ces tiges 27 les brins sont disposés à la façon des tuiles d'un toit en contact mutuel avec recouvrement partiel, et se fondent en une bande -large unique 20 d'épaisseur uniforme comme décrit à propos de la figure 1. Les ergots de guipage 24 sont montés parallèlement les uns aux autres avec un espacement uniforme dans une disposition linéaire sur le support 24a. Les ergots 24 s'étendent aas une direction perpendiculaire ou presque perpendiculaire à la paroi inférieure 28 de la base. La manière dont lés brins se déplacent sur les ergots 24 est indiquée plus clairement dans la vue schématique en plan de la figure 3. La disposition des ergots 24 qui est représentée présente l'avantage ou la relation de recouvrement partiel latéralement entre les brins sur le râtelier de guidage 25 est réglée facilement par un petit dépicement angulaire du support 24a sur un axe perpendiculaire à 13 paroi inférieure 28 de la base 22. En variante, ou en plus, le support 24a est monté de façon à être déplaçable latéralement sur la paroi inférieure de la base 22. Il y a lieu ae noter que ni les brins de la figure 1 ni les brins de ia figure 2 ne sont exposés à des forces latérales qui leur feraient perdre leur forme plate. Les brins peuvent passer sur la surface des divers guides d'une façon latéralement sans contrainte, de sorte que les brins cherchent librement une position ans laquelle aucune force latérale résiduelle n'agit sur eux. Les dispositifs représentés sur les dessins sont suscepribles de diverses modifications si on le désire. Par exemple, les divers doyens de guidage peuvent être formés soit par des éléments fies, soit par des éléments rotatifs. Les brins normalement utilisés sont composés de filaments de verre, mais l'invention peut être utilisée aussi avec tout autre type de brin à filaments composites. - VENDTCATIO 1 - Un procédé de production d'articles à partir ae brins ae filaments imprégnés d'une résine thermodurcissable synthétique, qui comprend les étapes consistant à faire avancer continuellement des brins de filaments à une position dans laquelle les brins sont chacun à une forme plate et sont ensemble dans une disposition parallèle espacée et se recouvrant en partie latéralement, à faire converger les brins tout en maintenant la relation de recouvrement pour former une bande continue de filaments, à imprégner les filaments d'une résine thermodurcissable synthétique liquide avant de les bobiner en un article, à enrouler la bande de filaments sur un élément de façonnage pour former un article et à laisser durcir la résine liquide. 2 - Un procédé selon la revendication 1, dans lequel les brins sont mis dans la relation de recouvrement tandis qu'ils passent inaividuellement sur une série de moyens de guidage allongés s'étendant dans une disposition parallèle uniformément espacée. 3 - Un procédé selon la revendication 2, dans lequel les moyens de guidage allongés sont formés par des éléments cylindriques montés avec leurs axes dans un plan commun. 4 - Un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel chacun des brins est dirigé vers la relation de recouvrement sur au moins deux éléments de guiaage qui font tourner le brin successivement dans des directions opposées. T - Un procédé selon la revendication 4, dans lequel les éléments de guidage sont formés par une série d'éléments allongés s' étendant une disposition parallèle, uniformément espacée, chacun des brins était passé entre deux éléments de guidage adjacents en contact avec chacun de ces deux éléments. 6 - Un procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les brins sont passés sur les éléments de guidage dans un mouvement non limité latéralement. 7 - Un procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel les éléments allongés sont des éléments cylindriques montés avec leurs axes dans un plan commun. 8 - Les articles produits par le procédé-de l'une quelconque des revendications précédentes.