Brevet FR2079170A1 — publié le 19711112

La présente invention concerne un moyen perfectionné pour former-des objets creux et elle est particulièrement avantageuse pour former des produits ayant une cavité interne de forme complexe. Le moyen selon l'invention comportant un noyau de formage rétrécis-5 sable par la chaleur, permet d'enlever facilement et rapidement le corps du noyau des objets creux formés autour de lui, formage qui est réalisé aux températures relativement basses qui sont couramment utilisées dans la fabrication de matières résineuses thermodurcis-sables et il est applicable à la fabrication d'une diversité d'ob-10 jets conformés et peut être également utilisé pour diverses techniques de formage et avec diverses matières plastiques moulables. L'invention concerne en particulier la production de raccords courants pour des conduites destinées à transporter un fluide, raccords qui sont moulés, coulés ou enroulés en spirale, etc. à partir de 15 corps fibreux ou filaments continus en matières minérales imprégnées d'une résine thermodurcissable. La présente invention a principalement pour objet un dispositif perfectionné et peu coûteux permettant de réaliser des raccords ou manchons creux pour des conduites destinées à transpor-20 ter des fluides, etc. en utilisant des filaments de verre et des résines thermodurcissables, avec lequel on peut conformer des configurations internes complexes ou de branchement comme celles existant dans des canalisations, des coudes, des raccords en croix, en T, en Y, par exemple autour du corps d'un noyau pendant le formage, 25 ledit corps pouvant être ensuite rapidement et facilement enlevé par retrait thermique effectué à une température modérée qui n'a aucun effet nuisible sur le produit moulé. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard du 30 dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation de l'invention. Sur ce dessin : la figure 1 représente une vue en perspective du corps d'un noyau selon la présente invention, qui convient pour réaliser un 35 raccord en T ; la figure 2 est une vue en perspective analogue d'un raccord en T formé autour du corps du noyau de la figure 1 ; 71 03241 2 2079170 la figure 3(a) est une vue en perspective analogue du raccord en T de la figure 2 après enlèvement du corps du noyau de formage ; et la figure 3(b) est une vue en perspective analogue du corps du 5 noyau de la figure 1 après qu'il a subi un retrait thermique et qu'il a été enlevé du raccord en T formé de la figure 3(a). la présente invention concerne un procédé perfectionné de formage d'objets creux qui consiste essentiellement à utiliser un noyau de formage en mousse thermoplastique de faible densité de ma-10 nière que le corps du noyau, dès que l'objet est formé sur lui, puisse être facilement et commodément enlevé par retrait thermique pour faciliter son extraction de l'intérieur de l'objet produit. Les noyaux de formage de la présente invention sont constitués par des corps de configuration convenable en résine 15 thermoplastique mousse de densité relativement faible, c'est-à-dire de 16,018 à 160,18 kg/m^ et de préférence pas plus dé 80,09 kg/m^ environ. Bien que d'autres résines thermoplastiques puissent convenir comme le chlorure de polyvinyle ou d'autres mousses vinyliques ainsi qu'une mousse de polyuréthanne, etc. qui ont respectivement 20 des températures de déformation thermique favorables comprises dans les gammes approximatives de 76,67 à 87,78°C et de 121,11 à 148,89°C, on préfère une mousse de résine de polystyrène à cause de son prix peu élevé et des importantes sources d'approvisionnement, de la facilité de travail à cause de sa disponibilité sous forme de perles 25 dilatables ainsi que sous d'autres formes et à cause de ses propriétés thermiques généralement optimales telles qu'une gamme de températures de déformation thermique comprise entre 76,67 et 90,56°C permettant de l'utiliser dans la plupart dés applications, entre autres raisons. Comme indiqué, on a constaté que les corps des 30 noyaux de la présente invention sont produits très commodément et très efficacement avec les perlés de polystyrène dilatables du commerce qui sont actuellement beaucoup utilisées et disponibles en grande quantité. Les perles de polystyrène peuvent être moulées par des techniques classiques consistant par exemple à dilater préala-35 blement les perles avec de la vapeur d'eau ou éventuellement d'autres sources de chaleur, puis à mouler à chaud une masse des perles préalablement dilatées à la forme désirée dans une matrice 71 03241 2079170 ou autre dispositif de mise en forme pour lui donner la configuration voulue- tout en faisant fondre par la chaleur les perles dilatées de matière thermoplastique pour les agglomérer en une masse monobloc. Cette technique est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 5 N° 3 082 483. En fonction de la forme, de sa masse et d'autres facteurs affectant sa production comme on le sait dans le domaine du mous-sage des résines, le noyau en mousse peut être mis sous forme d'un corps unique ou monolithique moulé ou en deux parties ou plus qui 10 sont assemblées et fixées ainsi pour former un noyau composite. Il peut être également produit sous forme creuse pour faciliter le réglage de la température à travers sa masse pendant son moulage, ledit noyau présentant des cavités internes ou une cavité continue, selon les besoins ou comme on le préfère pour mettre en oeuvre les 15 techniques connues de moulage des mousses utilisées pour sa formation, ou bien pour réaliser la construction la plus efficace pour son utilisation comme noyau dans le moulage ultérieur du produit autour de lui. Par exemple, le corps du noyau de formage doit avoir une masse ou structure suffisante pour lui donner l'intégrité et la 20 résistance mécanique nécessaires pour supporter la compression particulière résultant de l'application des matières autour de lui pendant le formage d'un objet. En outre, le corps d'un noyau en matière thermoplastique mousse ou des parties dudit corps constituant le noyau peuvent être formés à la forme finale par moulage, ou bien 25 ils peuvent être découpés à partir d'une plus grande masse en utilisant des scies, des couteaux, un fil métallique chaud ou autres moyens analogues classiques. En outre, la composition résineuse du corps du noyau en mousse et ses propriétés physiques, par exemple.la densité ou la 30 structure de la mousse, telle que la dimension des pores, doivent lui permettre de subir un retrait thermique à une température inférieure à celle qui a pour effet de dégrader la composition de résine ther-modurcissable ou autre matière formée autour de lui. la température de retrait pour une mousse de polystyrène ou une mousse de chlorure 35 de polyvinyle de faible densité, c'est-à-dire de 16,018 à 160,18 kg/m^ par exemple, permet de l'utiliser soit avec des compositions époxy, soit avec des compositions résineuses phénoliques. En outre, 71 03241 4 2079170 il peut être souhaitable que la température de retrait du noyau en mousse-soit compatible avec les températures de mûrissage ou de prémûrissage ou de postmûrissage d'une résine thermodurcissable particulière de manière à pouvoir effectuer un prémûrissage, un 5 postmûrissage ou au moins un mûrissage partiel de l'objet formé ou conformé autour d'un noyau en mousse soit avant, soit pendant que le noyau en mousse utilisé pour le formage est soumis à un retrait pour être ultérieurement enlevé. Le dispositif de la présente invention est généralement 10 applicable au moulage d'objets constitués presque uniquement dé matières thermodurcissables. Toutefois, il est applicable plus particulièrement au moulage de produits résineux thermodurcissables armés de fibres comprenant des matières fibreuses minérales comme des filaments continus, des nattes fibreuses, des corps fibreux feutrés 15 de verre et des compositions fibreuses minérales analogues saturées d'une résine thermodurcissable et qui sont réalisées en stratifiant et en accumulant les couches les unes sur les autres, èn particulier en enroulant en spirale les matières sur elles-mêmes autour du noyau de formage. 20 Bien qu'on se rende compte que la présente invention est applicable à la fabrication de divers produits, elle convient tout particulièrement au formage de raccords et manchons courants pour conduites de transport de fluide ayant des formes internes de branchement plus ou moins complexes, par exemple des coudes en L, 25 des raccords en croix, des coudes de retour, des raccords en T, des branchements latéraux, des raccords en T, des réducteurs, qui sont réalisés en enroulant en spirale et en stratifiant des torons de fibres ou filaments de verre saturés d'une résine thermodurcissable, par exemple une résine époxy. . 30 Une forme de réalisation particulière de la présente invention concernant la fabrication d'un raccord en T en résine époxy armée de filaments de verre est décrite ci-après et représentée sur le dessin annexé. Un noyau de formage 10 en mousse de polystyrène comprenant un ensemble composite de deux moitiés 11 et 12 35 réunies par un adhésif ou un ruban, est réalisé à partir de perles dilatées de polystyrène qui ont été préalablement dilatées par la 2 vapeur d'eau à une densité moyenne de l'ordre de 48,078 kg/m et 71 03241 2079170 ensuite moulées et fondues par la chaleur sous la forme désirée et représentée, en solidifiant les perles dilatées dans line matrice de forme convenable pour leur donner la forme voulue et les soumettre à une température comprise entre 100° et 121,11°C pour les faire 5 fondre. Les moitiés du noyau en mousse de polystyrène ainsi obtenues •Z ont une densité d'environ 48,078 kg/m . Après avoir fixé les deux moitiés ensemble pour former le noyau de formage composite, on le plonge de préférence dans une cire microcristalline fondue ou matière analogue pour lui donner une surface de décollement dure et 10 pour protéger le polystyrène du solvant éventuellement entraîné par la matière résineuse appliquée ultérieurement. Un grand nombre de filaments de verre continus sensiblement parallèles saturés d'une résine époxy 13 dans les proportions respectives approximatives de 65 parties en poids de verre pour 35 15 parties en poids de résine sont enroulés en spirale et serrés autour du corps du noyau de formage en mousse, suivant une configuration qui varie constamment pour produire une accumulation sensiblement iforme sur toutes les parties formant le raccord en T 14. Cet enroulement des filaments saturés de résine est poursuivi jus-20 qu'à ce qu'on atteigne l'épaisseur d'environ 2,57 cm pour former le raccord en T. Si l'objet est enroulé mécaniquement et est formé en faisant tourner le corps du noyau en mousse, il est préférable d'utiliser un support auxiliaire et/ou un élément d'entraînement en métal ou autre matière en combinaison avec le corps du noyau en 25 mousse de faible densité pour compenser sa faible résistance mécanique, par exemple des manchons métalliques entourant les extrémités du noyau en mousse, comme indiqué en 15, au-delà .de la zone d'application de la matière pour former l'objet, afin de supporter le noyau en mousse et de transmettre uniformément le couple de ro-30 tation. Egalement, on peut appliquer des manchons élastiques ou dé-formables supplémentaires autour des extrémités ou dans d'autres zones convenables du corps du noyau en mousse, par exemple à l'endroit où le raccord produit doit être relié à la conduite, de manière à introduire ou à mouler dans l'objet un élément d'accouple-35 ment pour le relier à la conduite, par exemple une rainure interne destinée à loger la bague d'étanchéité, des filets, etc. Après avoir achevé l'enroulement des filaments et de la 71 03241 2079170 résine thermodurcissable de' manière à accumuler la matière produisant le raccord, la résine époxy peut être mûrie à la température ambiante ou à chaud à une température modérée, de manière à la fixer partiellement et à assurer l'intégrité de l'objet sans dégrader le 5 corps en mousse, la température étant ensuite portée entre 100° et 104,44°C pendant environ une demi-heure pour effectuer le postmûrissage de la résine époxy. A cette température (100° - 104,44°C pendant une demi-heure), le noyau en mousse de polystyrène d'une •2 densité de 48,078 kg/m subit un retrait jusqu'à un tiers environ 10 de son volume initial et devient mou, ce qui permet de l'enlever facilement en l'extrayant de l'intérieur du raccord formé autour de lui, comme représenté sur la figure 3. Bien que la présente invention concerne principalement le formage de matières thermodurcissables (action chimique induite par 15 la chaleur) qui sont généralement mûries à une température modérée, par exemple à moins de 260°C, comme les résines et élastomères thermodurcissables très courants qui sont beaucoup utilisés, elle est également applicable au formage de produits de nombreuses compositions plastiques et moulables qui sont durcies ou mûries sous 20 forme d'une masse rigide sans application externe de chaleur, par exemple par fixation en présence d'eau ou autre fixation produite chimiquement ou par une réaction de mûrissage impliquant l'utilisation de ciments hydrauliques comme le ciment Bortland, les ciments au magnésium, les silicates de calcium hydraté, les phosphates 25 comme les phosphates d'aluminium ou autres phosphates de métaux polyvalents, les silicates de sodium, les composés du type asphalte, chacune de ces substances étant utilisée seule ou en combinaison avec des fibres d'armature ou des charges. On incorpore en outre des matières qui sont dispersées dans des solvants convenables pour 30 les rendre plastiques et malléables, et qui se durcissent après élimination du solvant par évaporation. Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. bad original 71 03241 2079170 REVENDICATIONS 1 - Procédé de formage d'objets creux ayant une cavité complexe à partir de matières plastiques moulables qui se durcissent sous forme d'une masse rigide, procédé caractérisé en ce 5 qu'il consiste à réaliser un noyau de formage ayant un corps de forme générale correspondant à la forme de la cavité interne de l'objet creux et ayant au moins une ouverture, le corps du noyau étant en une résine thermoplastique mousse de faible densité; à conformer l'objet creux en appliquant une matière plastique mou-10 lable autour du corps du noyau de formage en mousse de résine thermoplastique de faible densité et à chauffer ledit objet et le noyau à une température à laquelle le noyau en résine thermoplastique mousse de faible densité subit un retrait de manière à le détacher de l'objet creux et à l'enlever de ce dernier par ladite ouverture. 15 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on chauffe à environ 100°C le corps du noyau de formage en mousse thermoplastique de faible densité pour le rétrécir et l'enlever de l'objet creux. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en 20 ce que le corps du noyau de formage en résine de polystyrène a une "2 densité comprise entre 16,018 et 160,18 kg/m . 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière plastique moulable formant l'objet creux est en une résine thermodurcissable armée de filaments 25 de verre. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la résine thermodurcissable de l'objet creux formé autour du noyau de formage en mousse thermoplastique de faible densité est une résine époxy. 30 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'objet creux en résine époxy armée de filaments de verre est formé autour d'un corps de noyau de formage en mousse de polystyrène de faible densité comprise entre 16,018 et 80,09 kg/m^ qui est ensuite chauffé à une température comprise 35 entre 100° et 112,7°C pendant au moins une demi-heure pour faire mûrir partiellement la résine époxy et provoquer le retrait du corps du noyau en mousse de polystyrène de faible densité. 71 03241 2079170 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce'que l'objet creux ayant une cavité de forme complexe est un raccord pour conduite de transport de fluide et en ce qu'il est formé par stratification et enroulement en spirale de 5 filaments de verre imprégnés d'une résine époxy autour du corps d'un noyau de formage en mousse de polystyrène de faible densité comprise entre 16,018 et 80,09 kg/m , la phase de chauffage, pour provoquer le retrait du corps du noyau de formage et le détacher du raccord afin de l'enlever, consistant à porter la température du 10 noyau de formage entre 100° et 104,44°C pendant une demi-heure à deux heures environ.