Brevet FR2034195A1 — publié le 19701211

-1- 2034195 La présente invention concerne un nouveau procédé pour déposer, avec effet de compression, une épaisseur contrôlée d'un matériau plastique vulcanisable ou non sur un support de section quelconque et de longueur non limitée sous une très 5 forte compression et après homogénéisation de la matière de revêtement. Elle concerne également un appareil spécialement destiné à la mise en oeuvre de ce procédé et les objets ainsi obtenus, en particulier des cylindres revêtus de caoutchouc. De nombreuses industries utilisent des cylindres comportant 10 un revêtement en caoutchouc, c'est le cas en particulier des industries de 1'impression,du papier et carton, etc. l'invention concerne sous un de ses aspects la-technique du revêtement de tels cylindres avec des caoutchoucs. Un procédé connu dans l'art antérieur consiste à entourer 15 le cylindre à revêtir, généralement un cylindre métallique plein ou creux, avec une feuille de caoutchouc cru d'épaisseur voulue, à aviver les surfaces de la feuille à joindre à l'aide de solvants, à coller la feuille sur le cylindre pour assurer son adhérence à ce dernier et sur elle-même pour assurer un.revêtement continu, 20 et à vulcaniser le tout dans un autoclave en maintenant éventuellement la feuille avec un sanglage par bandelettes textiles lors de cette dernière opération pour maintenir et serrer l'ensemble en place au cours de la vulcanisation. Un autre procédé connu consiste à utiliser non pas une 25 feuille de caoutchouc aux dimensions du cylindre à revêtir, mais une bande de caoutchouc que l'on enroule en spirale sur le cylindre à revêtir et que l'on soumet aux mêmes opérations que celles décrites précédemment. Dans ces deux procédés, on se heurte à des problèmes de co-30 hésion du garnissage plus ou moins bien résolus, en particulier lorsqu'il s'agit de revêtements en caoutchouc synthétique dont le collant est inférieur à celui du caoutchouc naturel ; ces procédés ont également le désavantage de présenter des revêtements présentant un joint qui se traduit soit par un défaut dans l'assemblage 35 du revêtement, soit par une opération supplémentaire de traitement pour faire disparaître ce défaut. 69 04362 -2- 2034195 Un troisième procédé connu dans l'art antérieur consiste à préformer un manchon de caoutchouc au 'Calibre désiré, par extrusion et à l'enfiler ensuite sur le cylindre métallique à revêtir ; ce procédé est intéressant pour des cylindres 5 de petits diamètres, mais est peu exploitable industriellement pour des cylindres de gros diamètres et il devient également difficile à employer dans la pratiqué pour des revêtements d'épaisseur croissante. La présente invention vise un procédé permettant d'obtenir 10 un revêtement de matériau plastique vulcanisable ou non, qui ne comporte pas de joint et qui est appliqué directement sur des supports cylindriques ou non à revêtir. Ce procédé est utilisable quel que soit le type de matière plastique ou de caoutchouc employé, en particulier s'il s'agit de caoutchouc synthétique 15 ayant peu de collant et il est applicable en continu sur le support dont la longueur peut être finie comme un cylindre ou indéfinie comme un fil, un cable ou un ruban, etc. L'invention vise également un appareil destiné à être fixé sur la tête d'une machine permettant l'injection de la matière de 20 revêtement et comportant au moins un dispositif d'homogénéisation de la matière qui assure un revêtement aussi homogène que possible sur le support à revêtir. L'invention vise enfin, à titre de produits industriels nouveaux, des supports, tels que tubes, rubans, tringles profi-25 lées, fils,câblës ,et en particulier des cylindres, pleins ou - creux, revêtus selon le procédé faisant l'objet du présent brevet ou par tout autre procédé équivalent. La présente invention consiste essentiellement à décomprimer et recomprimer un matériau plastique en plusieurs étapes, à 30 l'homogénéiser et le dégazer pour l'extruder sous-forme d'une gaine qui, par un guidage approprié, s'applique directement en continu et sous pression sur le support à recouvrir. L'invention va être décrite sous une forme particulière préférée dans la description qui va suivre et à l'aide des des-35 sins annexés dans lesquels : les figures 1, 2 et 3 représentent des schémas d'installation d'un appareil selon l'invention ; et 69 04362 -3- 2034195 la figure 4 représente une vue en coupe d'un appareil faisant l'objet de l'invention. L'appareil selon l'invention de forme cylindrique, tel que représenté dans les figures, est ouvert à ses deux extrémi-5 tés pour l'entrée et la sortie du support à revêtir ; il comporte une série de chambres, ayant la forme de couronnes cylindriques, par où passe le caoutchouc. Cet appareil est conçu de manière à résister aux hautes pressions nécessaires à l'injection du caoutchouc, qui peuvent atteindre 100 kg/cm et même davantage. 10 L'appareil de la présente invention, désigné par la réfé rence générale 10 sur les figures, est directement relié à la tête de la machine d'injection 20 du caoutchouc cru, qui est par exemple une boudineuse à vis. Pour contre-balancer la pression exercée par la machine à injection sur l'appareil, on peut dispo-15 ser à l'extrémité du diamètre opposé à cette machine à injection, soit un vérin 30 comme représenté sur la figure 1, soit une autre machine à injection 20 comme représenté sur la figure 2, soit un autre ensemble machine à.injection 20 et appareil selon l'invention 10 comme représenté sur la figure 3, soit toute autre ins-20 tallation équivalente assurant la stabilité de l'appareil selon l'invention au cours de l'injection. En se référant à la figure 4, l'appareil,, dans une mise en oeuvre préférée de l'invention, comporte de l'amont vers l'aval par rapport au mouvement du support cylindrique à revêtir 40 une 25 première chambre de. décompression 101 ayant la forme d'une couronne cylindrique entourant le support à revêtir. Cette chambre 101 est directement reliée à la tête d'injection et la sortie du caoutchouc s'effectue par une filière 102. Cette filière est également sous forme d'une couronne cylindrique entourant le support 30 à revêtir, elle est coaxiale avec la chambre 101 et pratiquement est dans le prolongement de cette dernière. Cette filière est constituée par une couronne percée d'un certain nombre de trous 103, 104 par où le caoutchouc s'écoule. Les trous sont de préférence de diamètres variables, 35 fonction du point d'arrivée de la ou des machines à injection. En effet le rôle essentiel de cette filière est d'homogéiniser et de répartir le débit de la machine- d'injection le long de la 69 04362 -4- 2034195 circonférence de la pièce à revêtir. C'est ainsi que sur la figure 4, où l'installation représentée est conforme au schéma de la figure 1 , on a représenté un trou de petit diamètre 103 en haut, du côté le plus rapproché de la tête d'injection, et un 5 trou, de plus grand diamètre 104 en bas, du. côté le plus éloigné de la tête d'injection, les dimensions des trous de la filière 102, calculées avec précision, varient entre ces deux extrêmes. L'ensemble de leurs diamètres est déterminé expérimentablement en fonction du type de caoutchouc injecté ou du typg&e mélange. 10 En effet, le type de caoutchouc ou de mélange contenant du caoutchouc est déterminé par le revêtement que l'on désire appliquer sur le support cylindrique à revêtir 40 ; une fois ce type choisi, les conditions de température et de pression de l'injection sont pratiquement fixéesou ne permettent que de faibles variations et 15 on ajuste le débit en jouant essentiellement sur la filière 102. A la sortie de la filière 102, le caoutchouc, réparti sous forme de filaments le long d'une circonférence, passe dans une deuxième chambre de décompression 105 ayant aussi la forme d'une couronne cylindrique entourant le support cylindrique à revêtir, 20 elle est aussi coaxiale avec la chambre 101 et la filière 102 et située pratiquement dans le prolongement de ces dernières, comme le montre la figure 4. Cette chambre 105 est délimitée par un cône de sortie 106 présentant un étranglement'107 par où s'écoule le caoutchouc sous forme d'une gaine compacte de caoutchouc cru. 25 Enfin, un dernier élément de guidage 108, par exemple un cône de placage, placé du côté externe de la gaine extrudée, oriente ce dernier vers l'axe de l'appareil. Ce cône est amovible et de dimension fonction de l'effet de placage à exercer. La pièce cylindrique à revêtir 40, maintenue coaxialement avec l'axe 30 de l'appareil, est happée par la gaine de caoutchouc/,qui suffit généralement à faire avancer celle-ci. Le procédé conforme à l'invention consiste à injecter sous pression le matériau plastique de revêtement dans la première chambre de décompression 101, à faire passer ensuite ce matériau 35 ainsi décomprimé dans la filière pour l'homogénéiser et le répartir le plus uniformément possible le long de toute la périphérie du support à revêtir, à transformer les filaments sortant de la 69 04362 -5- 2034195 filière en une gaine de dimension convenable dans la deuxième chambre de décompression 105»à régler l'épaisseur du revêtement par les dimensions de l'étranglement 107 et enfin à guider par l'élément 108 la gaine de caoutchouc qui vient s'appliquer in-5 timement sur le support cylindrique à revêtir qu'il fait mouvoir Les supports cylindriques revêtus de caoutchouc selon l'invention sont ensuite vulcanisés. L'invention présente un certain nombre d'avantages parti culièrement remarquables par rapport aux techniques connues an-10 térieuremento Elle permet avec un seul appareil 10 d'utiliser différents caoutchoucs ou mélanges en changeant la filière 102„ ~ Elle permet également avec un seul appareil 10 de revêtir des pièces cylindriques 40 de différents diamètres en chan-15 géant simplement un manchon métallique terminé par un collier d'arrêt 110 de diamètre convenable qui vient s'emboîter dans une bague fixe 109. Le manchon sert à guider l'entrée du support 40 dans l'appareil® Elle permet d'éliminer l'emploi des solvants nécessaires 20 pour aviver les surfaces du revêtement à joindre.Ces solvants sont souvent dangereux pour l'hygiène du personnel et pour la sécurité des locaux (incendie). Le procédé selon l'invention et selon l'une des applications représentées à la figure 4 permet le revêtement non seule-25 ment de cylindres pleins,mais également de cylindres creux,pour lesquels il n'y a aucun danger d'écrasement du-support s'il s'agit de cylindres métalliqueso Les matériaux plastiques injectés peuvent être aussi bis des caoutchoucs que des matières plastiques»Le.s caoutchoucs peu-30 vent être-soit du caoutchouc naturel, s oit du caoutchouc synthétique, tel que les copolymères butadiène-styrène,ou butadiène- ■ acrylonitrile,les polybutadiènes,les polyisoprènes,1e caoutchouc butyle,et les caoutchoucs spéciaux tels que les polyacrylates, les caoutchoucs fluorés,les silicones,les polyuréthanes,etc. 3? " L'emploi de caoutchoucs synthétiques par les méthodes antérieures de revêtement par feuille ou de bande de caoutchouc ■ était particulièrement aléatoire par suite du manque de collant de ces caoutchoucs lors de la confection du revêtement cru. 69 04362 -6- 2034195 On peut injecter directement un tel caoutchouc sous forme d'un, mélange prêt pour la vulcanisation et contenant éventuellement les différents ingrédients-utilisés d'une manière classique dans l'industrie du caoutchouc tels que charges,plastifiants,an-5 t i oxydant s, agents de'vulcanisation, accélérateurs-, etc» L'invention concerne également le "revêtement du support par des matières plastiques diverses qu'il n'est pas nécessaire de vulcaniser.Ces matières plastiques peuvent -etre du polychlo-rure de vinyle, du polystyrène, du polyéthylèhe î " du polypropy-10 lène,des résines polyesters, des résine-s phénoïiques,etc. Le procédé selon l'invention a l'avantage que, si; l'on veut . ..coller la surface du support à revêtir, l'application du revêtement se fait sans chasser le film d'adhésif puisque le support avance au fur et à mesure du placage du revêtement". 15 Ce procédé est intéressant par le fait que l'opérateur peut voir la pièce dès qu'elle est revêtue et peut donc arrêter la machine d'injection ou en modifier la marche dès qu'il repère un défaut ce qui évite des rebuts de matière de garnissage,qui peut atteindre des prix élevés dans le cas de caoutchoucs spé-20 ciaux. Le débit de l'appareil dépend de celui de la machine à injection, toutefois ,1'appareil fonctionnant en continu,on peut aboutir à des vitesses de production remarquables. C'est ainsi qu'un rouleau de 25 mm de diamètre et ayant une longueur de 25 3?0 mm est revêtu en 31 secondes avec du caoutchouc jusqu'à un diamètre extérieur de 52 Mm. Ce procédé permet d'obtenir des revêtements non poreux par suite des décompressions successives du caoutchouc, d'où la possibilité d'obtenir des pièces cylindriques revêtues selon 50 l'invention et ayant une durée de vie plus élevée. Cette absence de la porosité des revêtements dé caoutchouc est caractéristique des supports revêtus selon l'invention et a d'importantes conséquences sur la durée de vie des revêtements de rouleaux utilisés comme rouleaux encreurs, imprimeurs, contre-55 parties de calandre, vernisseurs, paraffineurs,etc. L'expérience a démontré par exemple que les propriétés mécaniques des revêtements vulcanisés d'un cylindre garni sous compression selon l'invention sont nettement supérieures à formules égalas 69 04362 2034195 à celles d'un revêtement vulcanisé obtenu par les méthodes conventionnelles de l'art antérieur. Il convient de remarquer que l'on peut facilement faire passer plusieurs fois le même support dans l'appareil au cas 5 où on désire par exemple effectuer deux ou davantage de revêtements successifs sur un support donné. Les réalisations de la présente invention n'ont été décrites qu'à titre explicatif et il est bien entendu qu'elle ne salirait être limitée à ces réalisations. 0 C'est ainsi que le présent procédé et appareil peut être utilisé dans des industries aussi diverses que la confection de tuyaux, composites,le revêtement de cylindres ou rouleaux, le garnissage de supports divers en matière plastique vulcanisable ou non,etc. 69 04362 e 2034195 B3VENPICATIQHS 1) Appareil permettant de revêtir un support de section quelconque et de longueur indéterminée avec un matériau plastique vulcanisable ou non, provenant d'une machine à injection, caracté- 5 risé en ce qu'il comprend de l'amont vers l'aval par rapport au mouvement du support : a - line première chambre de décompression entourant le support*à revêtir reliée à la tête de la machine à injection d'une EL part et/un dispositif d'homogénéisation côté aval d'autre part; 10 b - un dispositif d'homogénéisation entourant également le support à revêtir et destiné à assurer l'homogénéisation du matériau de revêtement sur toute la périphérie du support à revêtir, et coaxial avec la chambre de décompression; c - une deuxième chambre de décompression entourant aus-15 si le support à revêtir» d - enfin un élément de guidage destiné à orienter la sortie de la gaine de matériau plastique de"revêtement ainsi extru-dé vers l'axe de l'appareil. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce 20 que le dispositif d'homogénéisation est une filière. 3) Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le support à revêtir est cylindrique et que les chambres de décompression et la filière ont la forme de couronnes cylindriques» 25 4) Appareil selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'un jeu de manchons métalliques de différentes dimensions intérieures peut ëadapter sur l'appareil, selon les dimensions extérieures du support à revêtir. 5) Appareil-selon l'une quelconque des revendications pré-30 cédentes, caractérisé en ce que la filière présente un certain nombre de trous parallèles à l'axe de lrappareil, et faisant communiquer les deux chambres de décompression. 6) Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les trous de la filière sont de dia- 35 mètres différents pour mieux homogénéiser et répartir le matériau plastique le long de la périphérie de la pièce à revêtir. 7 - Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de guidage est un cône de révolution rabattant la gaine de matière plastique vers lfexe de l'ap-40 pareil. 69 04362 9 2034195 8) Procédé pour, revêtir des supports de section et de longueur quelconques de matériau plastique vulcanisable ou non, caractérisé en ce qu1on injecte ce matériau sous pression dans une première chambre de décompression entourant le support à revêtir, 5 que le matériau plastique ainsi décomprimé et recomprimé passe dans un dispositif d'homogénéisation entourant également la pièce à revêtir et destiné à assurer l'homogénéisation du matériau plastique sur toute la surface extérieure du support à revêtir, que le matériau plastique après son passage dans la filière passe dans une deu- 10 xième chambre de.décompression entourant aussi le support à revêtir et enfin que 1'on guide la sortie de la gaine en matériau plastique ainsi extrudée vers le support à revêtir. 9) Procédé selon'la revendication 8, caractérisé en ce que.le support à revêtir avance sous l'action de la gaine en maté- 15 riau plastique extrudé qui vient se plaquer-sur lui. . . 10) Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'injection se fait -à une pression pou- p vant dépasser 100 kg/cm . - 11) Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 20 à 10 caractérisé en ce que le support revêtu-de.matériau plastique peut être ensuite vulcanisé„ 12) Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 caractérisé en ce que le support métallique ou non de section et de longueur quelconques qui est à revêtir est un cylindre, un 25 tubeun. ruban, une tringle profilée, un fil, un câble, etc. • 13) Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que le support est un cylindre plein ou creux. . • 14).Procédé selon l'une quelconque des revendications 30 8 à 13 , caractérisé en. ce que le matériau plastique, injecté peut être un caoutchouc synthétique ou naturel ou une ma.tière plastique» 15) Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que le support est enduit d'un film adhésif avant revêtement. 35 16) Supports revêtus de matériau plastique par un pro cédé ctéfini dans l'une quelconque des revendications 8 à 14 ou par un procédé équivalent. 17) Application du procédé défini dans l'une quelconque des revendications 8 à 14, à la fabrication de supportstels que ey- 40 lindres revêtus de matière plastique vulcanisable ou non de longueur 69 04362 jq 2034195 définie. , j 18) Application du procédé défini dans l'une quelconque des revendications 8 à 14, au revêtement d'articles tels que i cylindres, tubes, profilés divers» 5 19) Appareil pour revêtir en continu un-support de section quelconque avec un matériau plastique, vulcanisable ou non, provenant d'une machine à injection, .caractérisé en ce que l'orifice de sortie du matériau plastique de revêtement entoure et soit dirigé j vers la sortie du support et qutls émergent tous deux à l'air libre. ; 10 20) Procédé pour revêtir un support de section quelconque i i avec un matériau plastique, vulcanisable ou--non, provenant d'une j machine à injection, caractérisé en ce que le matériau de revête- j ment est injecté en continu et appliqué directement sur une section ! du support. 15 21) Application de 1'appareil-selon la revendication 18 ou du procédé selon la revendication 19 à la fabrication de cylindres revêtus de caoutchouc qui sont ensuite vulcanisés. 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