Brevet FR2245471A1 — publié le 19750425

La présente invention a pour objet la fabrication, et plus précisément ltexáeution en continu, de tubes rigides de toutes sections, notamment cylindriques, en matières thermodurcissables, par le principe de la centrifugation. Elle concerne également des installations pour la mise en oeuvre de ces procédés et les tubes en résultant. Les matières thermodurcissables ont pour caractéristique fondamentale d'être fluides avant mélange de la résine et de son catalyseur ou durcisseur et de se modifier progressivement à partir du moment où ces deux composants sont mélangés, dans des conditions de durée qui sont fonction de la nature meme des produits utilisés, de la température et du temps. Les procédés et installations selon l'invention permettent de fabriquer, de façon industrielle, à partir d'une résine thermodurcissable correctement chargée pour obtenir les caractéristi quels recherchées et alliée à son catalyseur ou durcisseur, des tubes rigides dont les performances en poids, résistance mécanique, résistance aux agents chimiques, aux températures, aux pressions internes et externes, en coefficient de dilatation, etc.... sont très supérieures, individuellement et surtout conjointement, à celles des tubes en matières synthétiques existant actuellement sur le marché. En effet, par exemple, les tubes à enroulements filamentaires connus peuvent difficilement titre fabriqués de façon industrielle, c'est-à-dire à des cadences de production répondant aux impératifs de rentabilité et aux besoins économiques. Leur prix de revient est très élevé. Leur surface extérieure n'étant pas lisse ntad- met pas tous les systèmes de raccordement existants. ut Les procédés suivant l'invention élimine/ces inconvénients et apportent les avantages suivants dont lténoneé n'est pas exhaustif, en fonction des résines et des charges employées - prix moins élevé des articles obtenus - facilité de raccordement des tubes entre eux - fabrication aisée de tubes de gros diamètres possibilité de raccorder les tubes en utilisant une matière identique à celle ayant servi à leur fabrication, d'où homogénéité des canalisations ou conduites réalisées - coùt modéré du matériel de fabrication - facilité d'adjonction de renforts filamentaires ou tissés, aug mentant considérablement les performances des tubes - possibilité de fabriquer des tubes de section variable. Selon un premier exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, on introduit une résine thermodurcissable convenablement chargée et mélangée à un catalyseur ou durcisseur dans un moule tubulaire fermé à ses extrémités, on met ce moule en rotation durant le temps nécessaire à l'obtention d'un durcissement suffisant de la matière plaquée contre la paroi interne dudit moule, on arrête le moule et on procède au démoulage. Suivant un autre exemple de mise en oeuvre du procédé selon l1in- vention particulièrement intéressant, la résine thermodurcissa ble convenablement chargée et mélangée à son catalyseur ou durcisseur est introduite en continu, par l'une de ses extrémités, dans un moule tubulaire mis en rotation, le tube formé par centrifugation contre la paroi interne du moule sortant, en continu, par l'extrémité opposée ouverte dudit moule. Suivant une autre caractéristique , la paroi du moule rotatif est pourvue de moyens favorisant la translation du tube formé contre ladite paroi, en direction de l'extrémité ouverte du moule. Suivant une autre caractéristique, le moule rotatif a une position inclinée suivant laquelle son ouverture dtexpulsion se trouve à un niveau inférieur à celui de son extrémité d'alimentation. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront mieux de la description qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention, sans cependant le limiter, dans les dessins annexés La figure 1 est une vue en coupe partielle et à caractère schématique d'une installation pour la mise en oeuvre d'un premier exemple de procédé de fabrication selon l'invention, ladite installation étant représentée avant démoulage d'un tube. La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue de détail illustrant le montage d'une soupape dans l'un des orifices de remplissage dont est équipé le moule. La figure 4 est une vue en coupe axiale et à caractère schématique, d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de réalisation de tubes en continu. La figure 5 est une vue en coupe axiale et à caractère schémati que d'une variante de réalisation d'une installation permettant la fabrication de tubes en continu. La figure 6 est une vue en coupe axiale analogue à la figure 4 et illustrant la formation en continu d'un tube, La figure 7 est une vue schématique représentant une conformation du moule destinée à favoriser la translation axiale du tube dans les installations de production en continu. On se réfère auxdits dessins pour décrire des exemples de mise en oeuvre du procédé et des installations selon l'invention. Les figures 1 à 3 illustrent une installation convenant à la fabrication unitaire de tubes. Cette installation comprend un moule formé par un tube -I1 comporte tant, de préférence, des parois externe et interne cylindriques, et avantageusement constitué par deux demi-coquilles susceptibles autre assemblées ou désolidarisées à l'aide de tous moyens connus qu'il ne semble pas utile de décrire. Ce tube est obturé, de manière étanche, à ses deux extrémités, par des organes operculaires 2. Un ou, de préférence, plusieurs orifices de remplissage 3 sont prévus dans la paroi du moule tubulaire, ces orifices étant, par exemple, disposés perpendiculairement à une génératrice dudit moule. Chacun de ces orifices est équipé d'une soupape 4 dont la tête 4a comporte une base dont la forme lui permet de s'intégrer sans faire saillie dans la paroi interne du moule Dans le cas le plus courant où le moule comporte une paroi interne cylindrique, ladite paroi et la base de la tète des soupapes ont un rayon de courbure identique. La tige des soupapes 4 a un diamètre inférieur à celui des orifices 3 tandis que le talon de retenue 4b desdites soupapes comporte des canaux permettant l'introduction de la résine fluide dans le moule. Les soupapes 4 sont librement montées dans les orifices 3. Le moule ainsi constitué est disposé horizontalement et monté tournant dans des paliers 5 dont est pourvu le bâti fixe (non représenté) de l'installation. Ce moule peut entre mis en rotation au moyen de tout dispositif moteur convenable. Pour l'exécution de tubes de petits ou moyens diamètres, le mo teur 6 peut être placé à une extrémité du moule de façon que son arbre de sortie soit disposé dans le prolongement axial du moule. Ltentrainement du moule en rotation peut également entre réalisé par des galets ou organes analogues agissant sur sa surface extérieure cylindrique. Suivant un premier exemple de mise en oeuvre du procédé de ltin- vention, la résine thermodurcissable fluide convenablement chargée et mélangée à un catalyseur est introduite dans le moule 1, par les orifices 3. Il est possible, avant cette introduction et avant fermeture du moule, de placer un tissu, par exemple en fibre de verre, ou un autre renfort filamentaire, dans ledit moule, de façon que ledit tissu puisse s'incorporer à la résine pour en augmenter la résistance Le moule est mis en rotation après introduction de la quantité convenable de résine. La force centrifuge résultant de cette rotation plaque et répartit uniformément la résine contre la paroi interne du moule. On observe que la force centrifuge provoque également l'application ferme des soupapes 4 sur leurs sièges ménagés dans la paroi interne du moule, de sorte que toute fuite de résine par les orifices 3 est impossible. La vitesse de rotation est variable en fonction de la viscosité de la résine et du diamètre du tube à obtenir. Cette rotation-durera le temps nécessaire pour que la résine "durcisse" suffisamment, afin que le tube puisse titre démoulé sans risque de déformation. A la fin de ce temps, le moule est mis au repos, puis ouvert et on procède à l'enlèvement du tube obtenu. La surface extérieure de ce tube reproduit#fidèlement la surface interne du moule et son épaisseur est rigoureusement constante et uniquement fonction de la quantité de résine introduite. On comprend ltintéret de ce procédé appliqué, selon l'invention, aux matières thermodurcissables. On observe que la force centrifuge élimine par compression de la matière, toutes les inclusions d'air particulièrement néfastes. En outre, ce procédé permet une polymérisation plus rapide que celle qui découle des procédés de moulage statiques, notamment si lton considère qu'une variation de la vitesse de rotation, en cours de moulage, entrasse un mouvement relatif des molécules variées constituant le mélange, et de ce mélange par rapport à la paroi du moule (frittage). Enfin, suivant la nature de certaines résines thermodurcissables et de leurs catalyseurs, on pourra prévoir un réchauffage du moule et, par conséquent, de la matière, pour activer la polymérisation. Les figures 4 à 7 illustrent des installations étudiées pour autoriser la mise en oeuvre d'un second exemple particulièrement intéressant du procédé de l'invention. Ce procédé permet la production en continu de tubes de tous diamètres en résines thermodurcissables, évitant de la sorte les opérations de remplissage, de mise en marche et de démoulage décrites précédemment. L'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé comporte un moule 10 constitué par un tube comportant, de préférence, des parois externe et interne cylindriques, ou dont la paroi interne reproduit en creux toute autre forme que l'on désire donner à la surface extérieure du tube à fabriquer. Ce moule est ouvert à l'une de ses extrémités 10a tandis que son extrémité opposée est pourvue d'un orifice lOb d'alimentation. Cet orifice est, de préférence, prévu coaxialement au moule 10. Selon le procédé de l'invention, la résine thermodurcissable convenablement chargée et mélangée à son catalyseur ou durcisseur est introduite en continu dans le mouSelO par exemple au moyen d'une canalisation d'alimentation 11 provenant d'ane installation ou trémie de malaxage (non représentée) et débouchant dans l'ori- fice lOb. Le moule est mis en rotation au moyen de tout dispositif moteur 12 agissant sur un manchon ou autre organe de transmission 13 solidaire de l'extrémité fermée du moule (figures 4 à 6) ou sur la périphérie cylindrique dudit moule monté tournant dans des paliers 14. La force centrifuge plaque la matière, au fur et à mesure de son introduction dans le moule, contre la paroi interne dudit moule, en la répartissant de manière parfaitement uniforme contre ladite paroi. La matière polymérise et durcit progressivement en constituant ainsi un tube T qui est évacué en continu par l'extrémité ouverte iOa du moule avec un coefficient de rigidité suffisant. Des moyens ou dispositions ont été prévus pour favoriser le mouvement de la matière d'abord fluide, puis de plus en plus piteuse puis quasi rigide, de l'extrémité d'alimentation à l'extrémité ouverte d'évacuation du moule. Selon la disposition illustrée aux figures 4 et 6, on a donné au moule 10 une inclinaison suivant laquelle son extrémité ouverte d'évacuation iOa occupe une position basse par rapport à son extrémité opposée d'alimentation. Alternativement ou de manière complémentaire, on a prévu de doter la paroi interne du moule de stries hélicoïdales 10c ou de filets hélicoïdaux, sur toute ou partie de sa longueur, lesdites stries ou filets ayant un pas et une profondeur ou hauteur constants ou non. Le mouvement d'avancement du tube T peut être favorisé en faisant varier la vitesse de rotation du moule. Selon le schéma de la figure 7, le moule présente une paroi interne conique 10d à son extrémité d'alimentation. La matière projetée contre cette paroi conique lors de son introduction dans le moule, tend à glisser contre ladite paroi conique en direction de la partie cylindrique ou partie de section constante du moule. De la sorte, un mouvement d'avancement est automatiquement communiqué au tube formé dans la partie cylindrique ou partie de section constante du moule, en direction de l'ouverture d'évacuation lOa. Bien entendu, des moyens exerçant une traction sur le tubes peuvent titre disposés à la sortie du moule. La longueur du moule des installations décrites ci-dessus est fonction de la nature des résines thermodurcissables et de leurs catalyseurs. Il est simplement nécessaire que lteffet de centrifugation se manifeste dès l'introduction de la matière dans le moule et que le processus de durcissement résultant de la polymérisation s'effectue, à chaud ou à froid, à l'intérieur dudit moule, jusqu'à ce qu'un tube suffisamment rigide soit évacué par l'extrémité ouverte dudit moule. Le moule peut entre équipé de résistances chauffantes ou moyens analogues pour activer la polymérisation. De mime, un dispositif de chauffage peut entre disposé à la sortie du moule pour accélérer la polymérisation. On comprend bien les avantages et l'intérêt de ce procédé gracie auquel il est possible de produire des tubes de tous diamètres et de longueurs variées en matières thermodurcissables chargée#s en fonction des qualités recherchées et cela à de très grandes cadences de fabrication. Une unité ou installation de coupe disposée en aval du moule permet de tronçonner le tube produit en continu, suivant les longueurs désirées. On a encore prévu, dans le cadre du présent brevet, dtincorporer les charges utilisées à la résine thermodurcissable, postérieurement à l'introduction de ladite résine dans le moule, après durcissement superficiel du tube de matière formé dès l'introduction sous 11 effet de la force centrifuge. On évite ainsi que les charges ayant une densité supérieure à celle de la résine catalysée ne soient extraites du mélange et plaquées en premier lieu contre la paroi du moule. La charge peut titre introduite en an endroit déterminé dans le moule, à l'aide de tous moyens connus. On observe enfin qu'il n'est pas indispensable de fermer hermétiquement les extrémités du moule de l'installation illustrée à la figure 1. Il est en effet suffisant que la paroi interne du moule présente à ses extrémités, un rebord annulaire de hauteur supérieure ou au moins égale à l'épaisseur des tubes que l'on désire obtenir. R E YEN DI C A T IONS 1. - Procédé de fabrication de tubes en matières thermodurcissables, caractérisé en ce qu'une résine thermodurcissable mélangée à une charge et à un catalyseur est projetée par centrifugation contre la paroi interne d'un moule tubulaire, par exemple eylindrique, animé d'un mouvement de rotation, la matière plaquée contre ladite paroi constituant un tube qui est évacué lorsque ladite matière a atteint un coefficient de dureté ou rigidité suffisant résultant de sa polymérisation. 2. - Procédé de fabrication de tubes en matières thermodurcissables selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge est incorporée à la résine convenablement catalysée, postérieurement à ltintroduction de ladite résine dans le moule, après durcissement superficiel convenable du tube de matière constitué dans le moule. 3. - Procédé de fabrication de tubes en matières thermodurcissables selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la résine thermodurcissable mélangée à un catalyseur est introduite en continu à l'état fluide dans un moule tubulaire animé dtun mouvement de rotation, par l'une des extrémités de ce moule, le tube formé par l'effet de la force centrifuge contre la paroi interne du moule, étant évacué, en continu, après obtention d'un -durcissement suffisant de la matière, par l'extrémité opposée ouverte dudit moule. 4. - Procédé de fabrication de tubes en matières thermodurcissables selon l'une des revendications 2 ou 3 ci-dessus, caractérisé en ce qu'on procède à un chauffage du moule pour activer la polymérisation ou durcissement superficiel de la matière avant incorporation de la charge. 5. - -Procédé de fabrication de tubes en matières thermodurcissables selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moule est animé de vitesses de rotation différentes pendant la durée du moulage. 6. - Installation pour la fabrication de tubes en matières thermodurcissables suivant le procédé de l'une quelconque des revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisée en ce qu'elle #comprend un moule tubulaire, de préférence constitué par deux demi-coquilles susceptibles d'être assemblées ou désolidarisées à l'aide de tous moyens connus,#et des moyens pour ltentraSnement en rotation du dit moule lequel est encore pourvu d'un ou plusieurs orifices pour l'introduction de la matière à l'état fluide, ces orifices étant équipés de soupapes s' appliquant automatiquement sur leur siège par gravité ou sous l'effet de la force centrifuge. 7. - Installation pour la fabrication de tubes en matières thermodurcissables suivant le procédé de la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un moule tubulaire rotatif dont une extrémité est pourvue d'un orifice d'alimentation permettant l'introduction, en continu, de la matière thermodurcissable à l'état fluide, et dont l'extrémité opposée est ouverte pour autoriser l'évacuation, en continu, du tube formé contre la paroi interne dudit moule. 8. - Installation pour la fabrication en continu de tubes en matières thermodurcissables suivant la revendication 7 ci-dessus, caractérisée en ce qu'elle est dotée de moyens favorisant la translation axiale du tube formé contre la paroi du moule, de l'orifice d'alimentation à l'ouverture d'évacuation dudit moule. 9. - Installation pour la fabrication en continu de tubes en matières thermodurcissables selon la revendication 8, caractérisée en ce que le moule a une inclinaison suivant laquelle son extrémité ouverte dtévacuation occupe une position basse par rapport à son extrémité d' alimentation. 10. - Installation pour la fabrication en continu de tubes en matières thermodurcissables suivant l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que le moule rotatif comporte, sur sa paroi interne, des stries ou filets hélicoidaux, à pas et profondeur ou hauteur constants ou non. 11. - Installation pour la fabrication en continu de tubes en matières thermodurcissables selon l'une quelconque des revendications 8 à 19, caractérisée en ce que la paroi interne du moule est dotée, sur une partie de sa longueur partant de son extrémité d'alimentation, d'une conicité se raccordant à une partie cylindrique ou partie de section constante que présente ensuite ladite paroi jusqu'à son extrémité ouverte d'évacuation.