Brevet FR2102105A1 — publié le 19720407

La fabrication de tuyaux en matière plastique, en particulier en résines époxydes et polyesters renforcées à la fibre, et principalement à la fibre de verre, est courante dans ltindus- trie des plastiques. Toutefois, les technologies qui sont connues à ltheure actuelle limitent considérablement, sous l'angle de la rentabilité, les dimensions des tuyaux et, ce qui est plus important encore, la compatibilité avec les pressions internes. La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'objets en matière plastique armée, en particulier pour contraintes élevées, dans une longueur illimitée ou déterminée à l'avance, qui se caractérise en ce qu'on fixe au moyen d'un agent d'adhérence surun élément de base armé ou non-arm#, en une opération continue, un tissu d'armature réticulé en forme de tuyau flexible, avec ou sans traitement superficiel, et en ce qu'on applique immédiatement après, par extrusion, sur le tissu d'armature réticulé une couche de matière plastique fluide qui lie les fibres du tissu d'armature réticulé, remplît les trous du réseau et forme alors partiellement une couche de revetement, et lie d'une manière homogène la matière plastique avec le tissu d'armature réticule. Ce procédé conforme à l'invention permet la fabrication d'objets tels que tuyaux et profilés en thermoplastiques ou en thermodurcissables, comme les polyéthylènes, les polyéthylànas chlorés ( vulcanisés ), les résines époxydes, les résines polyesters, les polypropylènes, les polyuréthanes, les résines ABS, etc..., le tissu d'armature réticulé étant constitué par des mono filaments de carbone, de la fibre de verre, un thertoplastiqus étiré, des filaments de polyamide ou de polyuréthane, des fils d'acier, stc... Le renforcement des matières plastiques utilisées avec le tissu armature réticulé de fibre ou de filaments e pour objet principal d'élever le degré de résistance ( résistance en traction) dg la réticulation de la matière plastique utilisée et la résistan- ce contre le fluage à froid, afin de permettre l'emploi des objets en matière plastique fabriqués de cette manière dans des applications mettant en jeu des pressions et des contraintes élevées. Devant la diversité des matières plastiques constituant l'objet et éventuellement des additifs ainsi que des matières formant le réticule de renforcement et de plus des agents, qui sont nécessaires pour la création d'une liaison stable entre les matièras constituant l'objet et le tissu d'armature réticulé, le choix des matières à utiliser est, bien entendu, fonction de l'utilisation, du mode d-templpi et de la compatibilité mutuelle. Comme agent de liaison du tissu d'armature réticulé avec la matière plastique, on peut utiliser des copolymères d'acide éthylénique et d'acide acrylique avec une teneur en acide acrylique non inférieure à 6 %. L'invention concerne, en outre, un dispositif pour l'ap- plication du procédé. Ce dispositif se caractérise en ce qu'une tete de boudineuse présente pour l'application d'au moins une couche sur un éliment de base armé ou non armé au point d'entrée pour ce dernier un distributeur' pour le tissu d'armature réticulé et an ce que dans la région du point de sortie de l'objet armé et revetu sont prévues des unités de refroidissement et de transport. Aux dessins sont représentés, à titre d'exemples, une forme de réalisation du dispositif pour la fabrication d'objets en matière plastique armée dans des longueurs déterminées à l'avance et des objets en forme de profilés fabriqués d'après le procédé selon ltinvention La fig. 1 est une coupe axiale à travers un dispositif pour la fabrication d'un tuyau en matière plastique renforcé par un tissu d'armature réticulé. La fig. 2 est une vue en plan supérieur pour la fabrication d'un tuyau en matière plastique renforcé par trois tissus d armature réticulés. La fig. 3 représente le tuyau à plusieurs couches produit en continu suivant un processus en trois stades, dans la phase de formation, en coupe longitudinale. Les fig. 4 à 14 sont des coupes transversales de profilés en U, courbe, carré, en L, en T, en H, en tube plat, en U aplati, rond, filiforme et en forme de bande. Le dispositif représenté à la fig. 1 présente une boudineuse classique 1, qui comporte du côté entrée pour llélément de base ou le tuyau de base 2 un magasin amovible 3 avec couvercle 31 Le magasin 3 a une forme annulaire et présente par con léguent aussi une chambre d'admission annulaire 4 pour un tissu d'armature réticulé en forme de tuyau flexible 5, qui est introduit sous la forme d'un anneau 15 dans le magasin 3. Le corps réticulé en forme d'anneau 15 est formé par enroulement en boudin annulaire du bord à une extrémité du tuyau flexible réticulé. L'autre extrémité cylindrique creuse se situe axialement dans l'orifice annulaire et est fermée par un rabattement ou autre fer meture.Le magasin 3 présente un orifice d t entréé 6 pour le tuyau de base 2 et un orifice de passage axial y faisant suite 7 pour le tuyau de base 2 muni du tissu d'armature réticulé 5. L'orifice de passage 7 se raccorde au canal d'entrée du tuyau 8 de la boudineuse 1. Celle-ci est équipée d'un élément chauffant 9 et d'un canal d'amenée de la matière plastique 10, lequel débouche dans une chambra annulaire Il, qui relie le canal d'entrée du tuyau 8 à un canal de sortie coaxial élargi 8'. Un système de calibrage 12 est incorporé du cSté sortie de la boudineuse 1. Du cEté sortie de la boudineuse 1 est raccordée une unité de refroidissement et de transport du tuyau de base renforcé par un tissu d'armature réticulé 5 et une enveloppe en matière plastique 2'. Les fig. 2 et 3 montrent comment par la répétition par stades de cette opération dans une ligne de fabrication, il est possible de fabriquer dans des longueurs déterminées à l'avance des tuyaux haute pression à plusieurs couches, armés et revêtus avec différentes matières plastiquas et tissus d'armature réticulés. A cet effet, plusieurs boudineuses 1, 1', in de dimensions croissantes en fonction du diamètre du canal sont disposées à la suite l'une de l'autre avec magasins 3, 3', 3" d1alimenta- tion en tissu d'armature réticulé montés en amont, une unité de refroidissement et de transport 13, 13', 13"- étant intercalée entre les unités boudineuse-magasin.Des presses d'alimentation sont, par ailleurs, raccordées aux canaux d'alimentation lu, 10', 10" pour les matières plastiques à utiliser suivant les nécessités. Le tuyau de base 2 est obtenu au moyen d'une boudineuse classique, à une ou plusieurs vis ou à piston. Le tuyau de base consiste an une matière plastique convenant à son utilisation, avec ou sans addition de fibre de renforcement. Le tissu d'armature réticulé en forme de tuyau flexible 5 est revStu, si cela est nécessaire, avant son emploi, d'un agent d'adhérence, pour assurer une liaison durable entre le tissu d'armature réticulé et les matières plastiques. Ce traitement est indispensable quand il s'agit d'un tissu d'armature en fils métalliques. L'introduction du tissu d'armature réticulé 5 dans le magasin a lieu de la manière suivante Le tissu d'armature réticulé en forme de tuyau flexible 5, dont le diamètre final à l'état étiré en longueur et transversalement doit autre égal au diamètre du tuyau de base 2, est préparé en sections longitudinales d'une longueur un peu supérieure à celle du tuyau de base# 2. L'une des extrémités est fermée par rabattement 16 ou par une autre fermeture, tandis que l'autre extrémité ouverte est enroulée par enroulement du bord an un corps annulaire 15. Le corps annulaire 15 est introduit après enlèvement préalable du couvercle 3' ins le magasin 3i de telle sorte que l'extrémité cylindrique fermée 16 du tissu d'armature réticulé 5 pénètre dans l'orifice de passage 7 du magasin 3.Après la mise en place du magasin 3 sur la boudineuse 1, le dispositif est mis en marche. Le tuyau de base 2 est introduit à la vitesse d'avance désirée à travers l'orifice d'entrée 6 du magasin 3 dans le tissu d'armature réticulé en forme de tuyau flexible 5. Lors de l'avance du tuyau de base 2, l'extrémité avant de celui-ci franchit la chambre annulaire 11, dans laquelle prend place le gainage en matière plastique, qui est exécuté au moyen d'une presse d'alimentation 14 par-l'intermédiaire du canal 10. La matière plastique forme une enveloppe 2' recouvrant le tissu d'armature réticulé, enveloppe. dont l'épaisseur est déterminée par le canal de sortie élargi 8' correspondant et l'anneau de calibrage 12. Pour la fabrication de tuyaux à plusieurs couches, armés et revêtus, on introduit le tuyau de base muni au stade I selon les fig. 2 et 3 d'un premier tissu d'armature réticulé 5 et d'une première enveloppe 2', par l'intermédiaire d'un dispositif de refroidissement et de transport 13, dans le système au stade Il formé de nouveau par une boudineuse 12 avec un magasin 3t monté en amont pour le tissu d'armature réticulé et une unité d'alimentation en matière plastique 10t, 141. Au stade Il, l'enveloppe 2' introduite de nouveau comme tuyau de base reçoit un deuxième tissu d'armature réticulé 52 et une deuxième enveloppe 2".Au stade III, le tuyau de base initial muni des deux tissus -d'armature réticulés 5 et 5t et des deux enveloppes 2', 2", servant de tuyau de base, est muni d'un troisième tissu d'armature réticulé 5" et d'une troisième enveloppe 2"'. On peut, bien entendu, ajouter par paliers d'autres enveloppes ou d'autres couches. Les tissus d'armature réticulés 5, 5', 5n, introduits sous la forme-du corps annulaire 15 dans les magasins 3, présentent sous la forme enroulée la longueur du tuyau à fabriquer. Après la fabrication en continu d'un tuyau à plusieurs couches, les magasins sont de nouveau remplis pour la fabrication du tuyau suivant ou des magasins ont été tenus prêts à être chargés. Aux fig. 4 à 14, l'objet en matière plastique armé avec des matières de renforcement est un profilé convenant à des fonctions de support, de protection, d'entretoisement, de raidissement, d'habillage, de recouvrement, etc... Avec certaines matières plastiques et certaines matières de renforcement ( comme de la fibre de verre ) du corps d'armature 5, les arêtes angulaires, à l'exception des fig. 12 et 14, seront utilement arrondies. L!élément de base 2 et, par suite, l'objet fini peuvent, suivant l'utilisation, être massifs ou rigides, les formes de réalisation des fig. 4, 6, 14 et 7 à 10 étant propres à cela. Si une possibilité de fléchissement limité est désirée et, par conséquent, des possibilités de déformation élastique dans le sens longitudinal, ceci peut êtrs obtenu par des profilés des-fig. 5, 13 et 14. Les~formes de réalisation des fig. 6, 10 et 14 comportent un espace intérieur fermé 17 qui peut demeurer vide ou être utilisé pour un objet déterminé, comme le passage de liquides ou de gaz, des conduites, etc... Le corps d'armature 5 consiste en une matière appropriée quelconque, sous la forme de fibres, de filaments, de mèches, de bandelettes, de fils métalliques, etc... La fibre de verre, cependant, se prête le mieux, quant à présent, au renforcement des matières plastiques. L'agent de renforcement peut comporter des pièces qui présentent des propriétés mécaniques semblables ou différentes l'une par rapport à autre ( ce qui vaut, bien entendu, aussi pour les filaments, les mèches, les bandelettes et les fils métalliques E, Le corps d'armature peut de même recevoir une pré-tension. L'élément de hase 2 produit par exemple dans une tee je boudiOsuse, en matière plastique renforcée ou non renforcée, traverse, ainsi qu'il a été dit, un magasin qui contient un corps d'armature 5 en forme de tuyau flexible, réticulé, tissé, tressé, etc..., enroulé en forme d'anneau autour de son axe.Lors de la traversée du magasin a lieu l'habillage de l'élément de base 2 par le corps d'armature 5, lequel se déroule à la vitesse d'avant ce de l'élément de base 2 et se tend autour de l'objet. Lélé- ment de base 2 habillé avec le corps d'armature 5 manuellement ou automatiquement ( magasin ou unité de fabrication E traverse de nouveau une tette de boudineuse avec élément chauffant raccordée au magasin, avec anneau de calibrage et unité de refroidissaient et de transport raccordée. Bans cette tête de boudineuse, Itélé- ment de base habillé avec le corps d'armature 5 est revêtu d'une enveloppe en matière plastique 2t par coulée, la matière plasti- que pénétrant dans les trous-ou les pores existant dans le corps d'armature 5, imprégnant la fibre de verre et enveloppant chaque fibre, réalisant une liaison adhérente ou soudée avec l'élément de base 2 ou la couche appliquée -précédemment, et constituant ainsi une enveloppe 2' recouvrant et contenant l'armature. Les canaux de passage dans le magasin, la tête de boudineuse et l'anneau de calibrage, ainsi que dans '12 enveloppe de refroidissement s'ajustent à chaque fois à l'élément de base 2 à armer et à revêtir. En montant les unes à la suite des autres plusieurs unités constituées chacune par un magasin, une tête de boudineuse avec anneau de calibrage, unité de refroidissement raccordée et transporteur å chenille, on a la possibilité de munir l'élément de base 2 d'une armature et d'un revêtement à plusieurs couches. Pour la fabrication d'objets d'une longueur illimitée, on utilise à la place des magasins de chargement, avec lesquels les objets sont fabriqués avec les interruptions rendues nécessaires par les changements de magasin, des machines à crocheter, à tresser, des métiers à tricoter circulaires, etc... Ces machines sont montées de telle sorte que le tissu d'armature réticulé est tricoté, tressé ou crocheté autour de l'élémenOsde base, tuyau ou profilé, de manière que le tuyau soit transporté en stengageant dans le tuyau flexible produit en continu en s'ajustant à la vitesse de fabrication du tissu réticulé. Une couche de matière plastique est appliquée par extrusion, la matière plastique fluide ( masse fondue ) revêtant le tissu d'armature réticulé en forme de tuyau flexible, de sorte que la matière plastique imprègne partiellement le tissu d'armature réticulé ou encore relie tous les filaments de fibre individuels autour des trous du réseau entre les filaments de fibre et forme ainsi partiellement une couche de revêtement. Les deux#"piècesn de matière plastique sont liées l'une à l'autre de manière homogène et forment simultanément une liaison intime avec la couche de matière plastique servant de support appliquez précédemment. Au cas où, en vue d'obtenir une meilleure adhérence, les surfaces du tissu d'armature réticulé doivent être traitées, on les arrose ou on les imprègne avec un agent d'adhérence avant d'introduire la tissu armature réticulé dans l'orifice de la tête de boudineuse. Il-est indiqué d'utiliser des matières différentes pour chaque couche extrudée. On réalise ainsi un renforcement de l'ar mature du tuyau du fait des propriétés différentes des ratières utilisées et en particulier de l'orientation différentes des mo- lécules. Un traitement supplémentaire des objets finis aux rayons gamma ou beta améliorera la qualité des objets, en particulier en ce-qui concerne la résistance à la traction et l'allongeient à la rupture, ainsi que la diminutlon de la perméabilité et du risque de corrosian interne. L'élément de base peut titre exécuté an métal lourd, en métal non ferreux, en métal léger, en aluminium, en tale, bois, carton, stratifié, stratifié moulé, contreplaqué, etc... On peut appliquer sur l'élément de base plusi#eurs corps d'armature disposés l'un au-dessus de l'autre. On applique le corps d'armature et la matière plastique fluide par couches succes sites. Une unité de fabrication du corps d'armature peut titre disposée pour chaque couche autour de j'élément de base dans la région de la tete de boudineuse, l'alimentation et l'application étant exécutées directement à partir de l'unité de fabrication. L'unité de fabrication du corps d'armature peut fabriquer des tressés, des tissés ou des tricotés, ou autres dessins.Dans ce cas, la fabri cation est atitonatique et continue. Il est également possible, en particulier avec les thermodurcisqables, d'appliquer la matière plastique sur l'élément de base pour en envelop#per celui-ci au moyen d'une presse à piston ou par trempage, ceci étant réalisé après l'application du corps d'armature en forme de tuyau flexible. La matière plastique destinée à cette application est utilisée à l'état fluide, dissous ou fondu. La matière plastique peut aussi être appliquée par projection, concrétion, centrifugation ou enroulement de bandes. Il est particulièrement important d'utiliser un corps d'armature en forme de tuyau flexible qui soit appliqué en tant que tel sur 11 élément de base. Cette application peut être effectuée par les méthodes semi-automatiques ou entièrement automatiques déjà décrites. Le corps d'armature peut aussi être appliqué manuellement sur l'élément de base. L'objet en forme de profilé fabriqué d'après les procédés décrits se caractérise par une haute résistance,à la traction, à la compression, à la torsion, à la rupture, à la déchirure, à la séparation, à la vibration, à l'aplatissement et à la fatigue. La valeur de résistance de l'objet fini est déterminés, suivant la contrainte mécanique en cause, par la nature de la matière et de l'exécution, par exemple : 13 - la matière plastique - 20 - la matière de renforcement - 30 - la teneur en - ~ 40 --la teneur en volume - 50 - les conditions d'exécution, par exemple extrusion température, pression, cinétique), trempage ( température, temps), transfert ( température, temps), concrétion (charge électrique, tempirature, temps). REVENDICATIONS 1. Procédé pour la fabrication d'objets en matière plastique armée, en particulier pour contraintes élevées, caractérisé en ce qu'on dispose sur un élément de base armé ou non armé, an une opération continue, un corps d'armature du type tissé ou réticulé, avec ou sans traitement superficiel, et en ce qu'on applique immédiatement après, par extrusion, sur le corps d'armature une couche de matière plastique fluide, qui lie les fibres du corps d'armature, remplit les trous et forme alors partiellement une couche de reve- tement et lie d'une manière homogène la matière plastique avec le corps dtarmature. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lors de la répétition de l'opération par stades le tissu d'armature réticulé et par extrusion les matières plastiques sont ap plique successivement sur le tuyau de base. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tissu d'armature réticulé est traité immédiatement avant le montage avec un agent d'adhérence. 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tuyau armé et revêtu est refroidi après chaque stade de fabrication continue et est transporté au moyen d'un dispositif de transport. 5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que L'extrémité cylindrique du tissu d'armature réticulé en forme de tuyau flexible faisant saillie dans le canal d'entrée de la boudineuse est fermé avant l'introduction dans le magasin. 6. Procédé suivant' la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise des matières différentes pour les couches extrudées. 7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme avec le tissu d'armature réticulé par enroulement de l'une de ses e > (trémités un corps annulaire en forme de boudin faisant suite au tuyau flexible et en ce que ce corps annulaire est introduit dans le magasin consistant en deux moitiés séparables, ce par quoi l'extrémité cylindrique centrale du tissu d'armature réticulé fait saillie dans le passage pour le tuyau de base et est fermée par une fermeture. 8. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose au moins un corps d'armature en forme da tuyau flexible, du type tissé, tressé, réticulé ou autre, sur l'élément de base en une opération continue ou discontinue,#semi-automatique ou entièrement automatique, mécanisée ou manuelle, en ce quton applique ensuite et l'en imprègne la couche de matière plastique fluide sur le corps d'armature par au moins un procédé, extrusion, transfert, projecti#on, trempage ou autre procédé de revêtement, et en ce qu'on fabrique ainsi avec l'élément de base un profilé constituant l'objet. 9. Procédé suivant les revendications 1 et 8, caractérisé en ce qu'un profilé est utilisé comme élément de base. 10. - Procédé suivant'les revendications 1, 2 et 9, caractérisé en ce qu'on utilise un corps d'armature qui présente une pré-tension. 11. Procédé suivant les revendications 1, 2 et 9, caractérisé an ce qu'on utilise au moins un corps d'armature, qui consiste en f res, filaments, mèches, fils métalliques ou bandes avec des propriétés mécaniques identiques ou différentes. 12. Procédé suivant les revendications 1, 2 et 9, caractérisé en ce qu'on munit le profilé constituant l'objet fini d'un espace intérieur limité par l'élément de base. 13. Procédé suivant les revendications 1, 2 et 9, caractérisé en ce qu'on applique le corps d'armature en forme de tuyau flexible manuellement sur l'élément de base. 14. Procédé suivant les revendications 1, 2 et 9, caractérisé en ce qu'on enroula le corps d'armature en forme de tuyau flexible en forme d'anneau autour de son axe et en ce qu'on forme ainsi un rouleau annulaire pour procédé de renforcement mécanisé ( magasin 1. 15. Procédé suivant les revendications 1, 2 et 9t caractérisé en-ce qutune ou plusieurs unités de fabrication de l'armature sont-introduites dans la ligne de fabrication des profilés en amont de chaque unité d'application des matières plastiques, ce qui permet la réalisation,-la fabrication, l'introduction et l'application d'un ou plusieurs corps d'armature directement à partir de-cette ou de ces unités. 16. Dispositif pour la mise en application du procédé suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une teste de boudineuse présente pour l'application d'au moins une couche sur un tuyau de base armé ou non armé au point d'entrée de celui-ci un distributeur pour le tissu dtarmature réticulé, et en ce que dans la rigion-du point de sortie du tuyau armé et revêtu sont prévues des unités de refroidissement et-de transport. 17. Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le distributeur du tissu d'armature réticulé en forme de tuyau flexible, disposé de manière interchangeable sur la boudineuse au point d t embouchure pour le tuyau de base,forme un magasin annulaire avec passage du tuyau se situant dans l'axe de l'anneau, et présente un orifice d'entrée annulaire pour le tissu d'armature réticulé en forme de tuyau flexible, qui relie le magasin et le passage du tuyau. 18. Dispositif suivant la revendication 16, caractérisé en ce que pour la fabrication des tuyaux en matière plastique en longueurs illimitées, une machine de fabrication du tissu d'armature réticulé est disposée sur chaque boudineuse au point d'entrée pour le tuyau de base, machines qui permettent de fabriquer les enveloppes successives ey forme de tuyau autour du tuyau de base. 19. Dispositif suivant les revendications 16 et 18, caractérisé en ce que pour la fabrication d'un tuyau à plusieurs couches d'armature et de matière plastique, plusieurs têtes de boudineuses, disposées l'une à la suite de l'autre avec système de ca# librage et dispositifs d'alimentation en réseaux tubulaires et an enveloppes de matière plastique de dimension croissant par stades de fabrication, sont reliées l'une à l'autre par des unités de refroidissement et de transport intercalées.