Brevet FR2390350A1 — publié le 19781208

La présente invention concerne des articles oblongs sous forme de bandes tels que courroies transporteuses, ainsi qu'un procédé et un appareil pour leur fabrication. La longévité d'une courroie transporteuse est souvent limitée du fait d'une dégradation de la face active par abrasion et entaillage. La présente invention a pour but de proposer un article oblong dont la surface oppose une résistance accrue a la dégradation. Selon un de ses aspects, l'invention concerne un article oblong constitué par une couche de polymère et par une armature qui s'étend au moins suivant la longueur de l'article, le polymère étant, sur une face au moines de l'article, sous contrainte de compression et l'armature étant sous contrainte de traction. Le degré de compression peut être de 1 à 10 %. Un degré de compression d'environ 4 % exerce un effet particulièrement bénéfique sur la longévité d'une courroie en augmentant la résistance à l'entaillage et à l'abrasion, mais on pense que d'autres degrés de compression compris dans l'intervalle précité sont aussi avantageux, sans imposer à l'armature une charge additionnelle inadmissible. En particulier quand l'article oblong est sous la forme d'une courroie transporteuse destinée à contourner des rouleaux de support, il est préférable de mettre sous contrainte de compression tant la face activer de support de la charge, que l'envers en contact avec les rouleaux de support. Outre qu'elle présente une structure équilibrée n'ayant pas sensiblement tendance a se cintrer, la courroie ainsi formée oppose une résistance accrue à l'entaillage et à l'abrasion, tant sur sa face active que sur l'envers où la présence de particules abrasives et autres entre la courroie et les rouleaux de support engendre un grave problème d'usure. L'article oblong peut être armé transversalement ; dans ce cas, à la mise de l'une et/ou l'autre de ses faces sous contrainte de compression longitudinale, on peut adjoindre ou substituer la mise appliquée de l'une etXou l'autre de ses faces sous contrainte de compression transversale. Normalement, la contrainte de compression transversale engendre aussi, du fait de la présence de l'armature longitudinale, une compression longitudinale. Si par contre, la structure de l'article est telle qu'en l'absence de toute compression transversale, le polymère soit sous contrainte de traction longitudinale, la contrainte de compression transversale a seulement pour effet de réduire la contrainte de traction longitudinale sans provoquer de compression longitudinale. De préférence, toutefois, le degré de contrainte de compression prévu dans l'article oblong est tel que, quand cet article subit en service des efforts de traction lonaitudinaux, ce qui est le cas pour une bande transporteuse contournant sous tension des rouleaux d'extrémité, la matière superficielle ne se distende pas, au moins jusqu'à ce que l'armature interne soit sous charge égale à ladite traction longitudinale. L'invention a encore pour but de proposer un procédé pour la fabrication d'un tel article oblong. Selon cet autre aspect, l'invention vise un procédé de fabrication d'article oblong consistant à assembler un polymère vulcanisable et une armature longitudinale, à faire traverser à cet assemblaae-une zone de traitement de vulcanisation, dans laquelle il est contraint de suivre un trajet arqué, et à chauffer la face convexe de l'assemblage dans la zone de traitement pour réticuler ou vulcaniser le polymère, au moins au niveau de la face convexe. Lorsqu'on souhaite engendrer une contrainte de compression dans les deux faces du polymère, le chauffage précité doit être suffisant pour provoquer un traitement plus que partiel du polymère au niveau de la face concave opposée à la face convexe précitee. L'assemblage est ensuite contraint de suivre un second trajet arqué sur lequel la face précédemment concave devient convexe et subit un chauffage destiné à vulcaniser le polymère à son niveau. L'invention a encore pour but de proposer un appareil pour la fabrication d'un article oblong. Suivant cet autre aspect, l'invention vise un appareil pour la fabrication d'un article oblong constitué par un assemblage de polymère et d'une armature longitudinale, cet appareil comprenant des moyens moteurs aptes à entrainer l'assem blague à travers une zone de durcissement, un moyen de guidage apte à contraindre l'assemblage de suivre un trajet arqué dans la zone de traitement et un moyen de chauffage destiné à chauffer la face convexe de l'assemblage, pendant que celui-ci suit le trajet arqué, afin de vulcaniser le polymère. Lorsqu'on souhaite obtenir un article oblong dont les deux faces soient sous compression, l'appareil doit encore comporter un second moyen de guidage qui oblige l'assemblage à suivre un second trajet arqué, sur lequel sa face précédemment convexe ayant subi le chauffage devient concave Un second moyen de chauffage est prévu pour chauffer la face devenue convexe pendant que l'assemblage décrit le second trajet arqué. Le ou chaque moyen de guidage peut être constitué par un tambour tournant soit sous l'effet du mouvement de l'assemblage formant l'article oblong, soit sous l'effet d'un moyen moteur de façon à déplacer l'article oblong. De préférence, on choisit le diamètre du tambour, d'après l'épaisseur de la courroie de façon que la courroie soit plus longue d'environ 4 % sur sa face convexe que suivant son plan médian. Le ou chaque tambour n'a pas à être chauffé et on peut le refroidir à l'eau pour interdire la vulcanisation de l'article oblong, au moins au niveau de la face d'article dirigée vers le tambour, pendant la traversée de la zone de traitement. Pour tasser l'assemblage formant l'article oblong pendant qu'il subit le chauffage1 on peut recouvrir sa face convexe d'une mince bande de matière flexible, par exemple métallique, afin que pendant défilement de l'assemblage sur le ou les trajets arqués, cette bande, maintenue sous tension adéquate, tasse le polymère et l'armature contre le ou les moyens de guidage. On peut chauffer la face momentanément convexe de l'article oblong au moyen par exemple de dispositifs de chauffage radiants ou, lorsqu'on utilise une bande de matière conductrice de l'électricité pour tasser l'assemblage contre le moyen de guidage, en faisant passer à travers cette bande du courant à haute intensité et à tension faible. I1 est connu d'utiliser des bandes pour tasser un assemblage de polymère et d'armature contre un tambour rotatif, dans la fabrication de courroies transporteuses classiques où les tambours, chauffés intérieurement, vulcanisent l'assemblage de la face concave vers la face convexe. Afin d'assurer rapidement la vulcanisation sur les deux faces de la courroie, il est courant d'utiliser deux tambours chauffés et de faire défiler sur chacun d'eux l'une des faces de l'assemblage ; pour tasser le polymère contre ces deux tambours, on prévoit deux bandes d'acier L'assemblage est enserré entre ces bandes d'acier avant de contourner les tambours et, après durcissement, les bandes sont séparées de l'assemblage durci et renvoyées au point d'application. Cette manière de procéder est satisfaisante quand l'épaisseur de l'assemblage est faible par rapport au diamètre du tambour, mais ne serait pas satisfaisante pour la fabrication de courroies transporteuses selon l'invention qui exige, pour l'obtention d'un certain degré de compression au moins pendant vulcanisation, qu'on donne au tambour un diamètre relativement faible par rapport à l'épaisseur de la courroie : il apparaltrait des difficultés dues à un patinage entre la courroie et les bandes. Pendant que chaque bande contourne les deux tambours, du fait de l'épaisseur de la courroie et de la modification du rayon effectif de l'arc décrit par la bande, il y a obligatoirement patinage, pour une vitesse fixe de mouvement de la courroie. Ce patinage nuit à l'aspect de surface. Dans une réalisation d'appareil selon l'invention, on peut, pour tasser l'assemblage formant l'article oblong contre deux moyens de guidage destinés à lui conférer des courbures inverses, prévoir deux bandes d'acier dont chacune est associée à un tambour de façon à porter seulement contre la face extérieure convexe de l'assemblage contournant le tambour associé. Lorsqu'on assure à l'aide de dispositifs de chauffage radiants le traitement du polymère constitutif de l'assemblage, les bandes doivent être en une matière à forte conductibilité thermique. Dans appareil décrit ci-dessus, l'assemblage n'est pas soutenu par les bandes pendant qu'il passe d'un tambour à l'autre et, pour éviter l'acquisition éventuelle de porosité par le polymère, on peut appliquer contre l'assemblage des poutrelles sollicitées par ressort, ayant en surface de faibles coefficients de frottement. Dans un appareil selon une variante, on fait en sorte qu'une des bandes de tassement porte contre une première face de l'assemblage pendant que celui-ci contourne les deux tambours et qu'une seconde bande de tassement porte la seconde face de l'assemblage pendant que celui-ci contourne un seul des tambours, cette seconde bande portant contre la face extérieure convexe de l'assemblage contournant ledit tambour. Selon cette variante, l'assemblage est en contact avec une seule bande sur tout son trajet de contournement des tambours, de sorte qu'il n'y a sensiblement pas patinage.Pendant que l'assemblage passe de l'un à l'autre des tambours, l'une de ses faces est soutenue par la première bande et il suffit de prévoir une seule poutrelle presseuse portant contre la face temporairement exposée de l'assemblage pour éviter l'acquisition éventuelle de porosité Cependant, étant donné que la face temporairement exposée a subi les conditions de traitement en contournant le premier tambour, il semble qu'une telle poutrelle presseuse ne soit pas toujours nécessaire. Le procédé et l'appareil selon l'invention permettent d'obtenir non seulement un article oblong dans lequel la matière soit sous contrainte de compression au niveau de l'une et/ou l'autre face, mais encore un article dans lequel, grace à l'interaction d'une contrainte avec l'armature, la contrainte de traction soit plus faible que pour un article traité dans un appareil à trajet rectiligne. On va maintenant décrire à titre d'exemples trois modes de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un appareil selon l'invention pour le traitement de vulcanisation en continu, selon l'invention, d'une bande destinée à former des courroies transporteuses - la figure 2 représente schématiquement un autre appareil selon l'invention pour la fabrication d'une bande continue selon l'invention ; - la figure 3 représente un détail de l'appareil montré sur la ficure 2 - la figure 4 représente schématiquement un autre appareil selon l'invention. Sur la figure 1, on voit un appareil pour le traitement en continu d'une courroie transporteuse ininterrompue, comportant deux tambours 1,2, intérieurement refroidis à l'eau, contournés sous l'effet de moyens de guidage par une courroie transporteuse continue 3 à traiter. Le tambour 2 tourne, sous l'action d'un moyen moteur extérieur non représenté, à une vitesse établissant un temps de traitement adéquat. Le tambour 1, fou, tourne sous l'effet de la courroie 3 entraînée par le tambour 2 et un moyen d'extraction non représenté est prévu pour extraire la courroie traitée du tambour 2. A chacun des tambours 1, 2 est associée une bande de tassement mince 4, 5 en acier. Chaque bande contourne quatre rouleaux de guidage dont deux, 7 , tourillonnent dans des paliers mobiles pour qu'on puisse les réaler en les rapprochant et en les écartant de la surface d'un des tambours afin d'adapter leur distance au tambour à l'épaisseur de la courroie à durcir. Les deux autres rouleaux 6, sont à une certaine distance du tambour et l'un d'eux est réglable pour qu'on puisse ajuster la tension de la bande d'acier. Comme représenté, chaque bande contourne environ les trois quarts de la circonférence du tambour associé. Pour traiter la courroie transporteuse, il est prévu une série de dispositifs de chauffage radiants 8, uniformément espacés, destinés à projeter de la chaleur sur la partie de la bande d'acier qui contourne le tambour associé, des moyens étant prévus pour faire varier les quantités de chaleur individuellement fournies par les dispositifs 8 de façon à établir les conditions de traitement voulues. Pour éviter l'acquisition de porosité par le brin de courroie qui s'étend entre les tambours I et 2, il est prévu deux poutrelles presseuses 9, 10, à faible frottement superficiel, qui portent contre les deux faces de la courroie et leur appliquent une pression de l'ordre de 34 à 69 kPa ou plus. La pression est appliquée aux poutrelles par des moyens hydrauliques non représentés et est transmise par des barres ou tringlages non représentés dotés d'une certaine élasticité propre. Cet agencement répartit uniformément la pression, en long et en travers, sur la courroie défilant entre les poutrelles, et s'adapte en outre à des courroies d'épaisseurs diverses sans ajustement de l'espacement des poutrelles. Dans des appareils selon des variantes, les poutrelles presseuses 9, 10 peuvent être remplacées par un coussin d'air, délimité par une jupe dont la tranche en contact avec la courroie présente un faible coefficient de frottement. Selon une autre variante, les poutrelles presseuses 9, 10 sont remplacées par un agencement de poutrelle mobile comportant une série de paires d'éléments étroits conçues de façon que, pendant qu'une paire presse la courroie, une autre paire s'écarte de celle-ci et recule pour entrer en contact avec la courroie en amont de la.paire en contact avec celle-ci. L'appareil représenté sur les figures 2 et 3 est analogue à celui selon le premier-mode de réalisation en ce qui concerne les tambours 1, 2, le trajet décrit par la courroie 3, la bande d'acier 4 associée au tambour 1 et l'agence- ment de dispositifs de chauffage 8. La principale différence réside dans le trajet emprunté par la seconde bande d'acier 5, destinée à tasser la courroie 3 contre le second tambour 2. Cette bande est conçue pour demeurer en contact avec la surface de la courroie pendant que celle-ci contourne les deux tambours ; elle défile donc sur le tambour 1 en contact avec celui-ci. Cette structure présente, par rapport à celle décrite à propos de la figure 1, l'avantage qu'elle permet de supprimer le rouleau 7 précité, amenant la seconde bande contre l'extérieur de la courroie, et aussi de rapprocher les deux tambours l'un de l'autre, de façon que la courroie à traiter prenne directement contact avec le tambour 2 en perdant contact avec le tambour 1. Ainsi, il suffit, pour éviter que la courroie n'acquière de la porosité en passant de l'un à l'autre des tambours, de prévoir une poutrelle presseuse ou analogue contre une seule face de la courroie. Une poutrelle presseuse de forme particulièrement indiquée est représentée en détail sur la figure 3. Cette poutrelle presseuse comprend un taquet de support à ressort 1 portant, sur l'une de ses tranches, trois paires de bras de support articulés 12, des bandes 13 de toile de verre revêtue en surface de matière à faible frottement telle que polytétrafluoréthylène reliant les extrémités libres des bras de chaque paire. Des axes 14 articulant les bras sur le taquet de support contribuent à permettre à la matière à faible frottement 13 d'épouser la courbure de la face exposée de la courroie pendant que celle-ci passe du tambour 1 sur le tambour 2, ce qui contribue à éviter l'acquisition de porosité.Une pression hydraulique s'applique au taquet de support 11 de la manière décrite à propos des poutrelles 9, 10 représentées sur la figure 1. L'appareil qu'on voit sur les figures 2 et 3 présente encore une autre différence avec celui décrit à propos de la figure 1 : le tambour 2 peut être chauffé au lieu d'être refroidi à l'eau bien que, dans une variante de l'appareil représenté sur la figure 1, les deux tambours 1,2 puissent être chauffés, par exemple portés à 100 C. En outre, bien qu'on ait parlé de prévoir une poutrelle presseuse constituée par un taquet 11 pour éviter l'acquisition de porosité, il semble que cette mesure ne soit pas toujours nécessaire, notamment si l'on freine légèrement le tambour 1. La courroie contournant le tambour 1 est traitée approximativement jusqu'S mi-épaisseur et il semble que la traction appliquée dans l'épaisseur traitée de la courroie, jointe à celle appliquée à l'armature enrobée, en freinant le tambour 1 par rapport au tambour 2, soit probablement suffisante pour éviter l'apparition de porosité. Dans l'appareil représenté sur la figure 4, la courroie transporteuse non traitée 20 contourne tour à tour quatre tambours 21, 22, 23, 24, sa courbure s inversant à chaque passage d'un tambour sur le suivant. Le premier tambour, 21, est chauffé intérieurement à 100 C environ et, en le contournant, la face de- la courroie en contact avec lui se trouve portée approximativement à cette température. La face concave de la courroie épousant le tambour subit ainsi un pré-chauffage et son durcissement final est assuré par des dispositifs de chauffage radiants 25 qui agissent sur elle pendant que la courroie contourne le second tambour 22. Le tambour 22 est aussi chauffé intérieurement à 1000C environ et la face de courroie en contact avec lui subit un pré-chauffage, comme la face de courroie en contact avec le tambour 21, avant de subir, en contournant le troisième tambour 23, le traitement final, assuré par des dispositifs de chauffage radiants 26 semblables aux dispositifs 25 extérieurs au tambour 22. Après avoir passé sur le tambour 23, la courroie est complètement vulcanisée et passe autour d'un tambour final 24, autour duquel elle se rabat pour atteindre une bobineuse non représentée. Pour contribuer à tasser la courroie pendant sa vulcanisation, il est prévu deux minces bandes flexibles 27, 28, qui peuvent être en acier. L'une de ces bandes, 27, passe entre la courroie et le premier tambour 21 pour tasser ultérieurement la courroie contre le second tambour 22, puis rejoint le tambour 21 en contournant des rouleaux 29, 30. L'autre bande 28, arrive sur la face convexe de la courroie pendant que celle-ci passe sur le tambour 21, demeure contre cette face jusqu'à ce que celle-ci ait contourné le tambour 24, puis revient sur le tambour 21 en contournant un rouleau 31. La bande 28 sert donc à tasser la courroie contre le tambour 23. Pendant le fonctionnement de l'appareil, la courroie est entraînée par le tambour mené 23 et l'on freine légèrement le tambour précédent 22 afin que la face vulcanisée de la courroie quittant le tambour 22 ait tendance à tasser la partie à peu près non vulcanisée de la courroie contre la bande 28, pour éviter ou réduire l'acquisition de porosité. On peut réaliser des courroies en faisant arriver dans la machine une dalle partiellement vulcanisée. I1 est ainsi plus facile d'appliquer la traction voulue à la courroie, le degré de traction pouvant être de 1 % pour l'absorption du mou initial, de 1 % pour l'étirage et pouvant aller jusqu'à 5 % pour la courroie en service, selon que la charge subie par celle-ci est plus ou moins voisine de la valeur limite nominale. On peut aussi utiliser des chapes partiellement vulcanisées pour ajuster plus exactement le degré de compression, ou des chapes complètement vulcanisées, pourvu qu'on puisse les faire adhérer à la dalle. On peut encore réunir, dans la presse à vulcaniser en continu, des combinaisons de chapes non vulcanisées, semi-vulcanisées et vulcanisées pour obtenir le degré de contrainte optimum selon l'usage prévu pour la courroie. On s'est référé en particulier, pour décrire l'invention, à des courroies transporteuses mais on peut aussi appliquer l'invention à des articles oblongs pour d'autres usages, sous forme de bandes ou de feuilles, lorsqu'on recherche une bonne résistance à l'abrasion et à l'usure. REVENDICATIONS 1 - Article oblong caractérisé en ce qu'il est constitué par une couche de polymère et par une armature au moins longitudinale E le polymère constituant l'article étant sous contrainte de compression sur une face au moins de l'article et l'armature étant sous contrainte de traction. 2 - Article oblong selon la revendication 1, caractérisé en ce que le degré de compression est de 1 à 10 %. 3 - Article oblong selon la revendication 2, caractérisé en ce que le degré de compression est d'approximativement 4 %. 4 - Article oblong selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matière située sur ses deux faces est sous contrainte de compression. 5 - Article oblong selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'armature est longitudinale et transversale, le polymère constituant l'article étant sous contrainte de compression sur une face au moins de l'article et l'armature étant sous contrainte de traction transversale. 6 - Article oblong selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'armature est sous contrainte de traction tant en long qu'en travers et en ce que le polymère est, sur une face au moins de l'article, sous contrainte de compression tant en long qu'en travers. 7 - Courroie transporteuse caractérisée en ce qu'elle est constituée par un article oblong selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8 - Procédé de fabrication d'article oblong, caractérisé en ce qu'on assemble un polymère vulcanisable et une armature longitudinale, on fait traverser à cet assemblage une zone de traitement dans laquelle ii est contraint de suivre un trajet arqué et l'on chauffe la face convexe de l'assemblage dans la zone de traitement pour provoquer la vulcanisation du polymère au moins dans la région de la face convexe. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le chauffage provoque une vulcanisation plus que partielle du polymère au niveau de la face concave opposée à la face convexe précitée, et en ce qu'on contraint alors l'assemblage de suivre un second trajet arqué sur lequel la face précédemment concave devient convexe et subit un chauffage destiné à vulcaniser le polymère au niveau de cette face. 10 - Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'on impose à l'assemblage un trajet arqué à l'aide d'un moyen de guidage formé d'un tambour dont on choisit le diamètre, par rapport à l'épaisseur de l'article oblong, de façon que l'article soit de 1 à 10 % plus long sur la face extérieure convexe d'un tronçon arqué de sa longueur que suivant le plan médian de son épaisseur. Il - Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'on soumet l'article à un préchauffage sur l'une de ses faces avant de le contraindre à suivre un trajet arqué sur lequel cette face subit un chauffage provoquant la vulcanisation du polymère. 12 - Article oblong fabriqué par le procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 12. 13 - Appareil pour la fabrication d'un article oblong formé par assemblage d'un polymère et d'une armature au moins longitudinale, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen moteur propre à entraîner l'assemblage à travers une zone de traitement, un moyen de guidage propre à contraindre l'assemblage de suivre un trajet arqué dans la zone de traitement et un moyen de chauffage propres à chauffer la face convexe de l'assemblage décrivant le trajet arqué pour vulcaniser le polymère. 14 - Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'un second moyen de guidage est prévu pour contraindre l'assemblage de suivre un second trajet arqué sur lequel la face précédemment convexe ayant subi le chauffage devient concave. 15 - Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il est prévu un second moyen de chauffage pour chauffer la face devenue convexe de l'assemblage. 16 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le moyen de guidage comprend un tambour de diamètre choisi, par rapport à l'épaisseur de l'article oblong, de façon que l'article soit plus long d'approximativement 4 % sur la face extérieure convexe d'un tronçon arqué de sa longueur que dans le plan médian de son épaisseur. 17 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'une bande de matière flexible est prévue pour coopérer avec le moyen de guidage et tasser l'assemblage formant l'article oblong pendant qu'il subit le chauffage. 18 - Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que la bande de matière flexible comprend une couche de matière électriquement conductrice qu'on peut chauffer en la faisant traverser par un courant à haute intensité et faible tension. 19 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisé en ce qutil comprend deux tambours de guidage qui se succèdent pour conférer des courbures inverses à l'assemblage, et deux bandes dont chacune est associée à l'un des tambours pour porter seulement contre la face extérieure convexe de l'assemblage pendant que celui-ci contourne le tambour. 20 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisé en ce qu'il est prévu deux bandes destinées à porter, la première, contre une face l'assemblage pendant que celui-ci contourne deux tambours de guidage et, la seconde, contre l'autre face de l'assemblage pendant que celui-ci contourne un seul des tambours, la seconde bande portant contre la face extérieure convexe de l'assemblaae pendant contournement dudit seul tambour. 21 - Appareil selon la revendication 19 ou 20, caractérisé en ce qu'une poutrelle à ressort est prévue pour appliquer une pression de tassement à l'assemblage pendant qu'il passe de l'un à l'autre des tambours. 22 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 19 à 21, caractérisé en ce que le mouvement d'un des tambours est freiné. 23 - Appareil selon l'une quelconque des revendications 13 à 22, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen pour préchauffer le polymère sur une face de l'article pendant que l'autre face de l'article subit le chauffage destiné à vulcaniser le polymère sur cette autre face. 24 - Transporteur comportant en tant que courroie transporteuse un article oblong selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 ou selon la revendication 13.