Brevet FR2408448A1 — publié le 19790608

La présente invention concerne la fabrication des profilés de polyesters renforcés par des fibres de verre. Elle vise plus particulièrement , mais non exclusivement, les profilés destinés à constituer des montants d'échelles,telles que celles utilisées par exemple par les Services Techniques des Télécommunications et dans les instal3:ations minières. De telles échelles doivent en effet satisfaire à un certain nombre d'impératifs liés à leur domaine particulier d'application Ainsi, d'une part elles doivent présénter des caractéristiques sévères de résistance mécanique, et d'autre part , pour les installations minières, elles ne doivent pas être en un matériau susceptible de collecter des charges électrostatiques ou de provoquer des étincelles par choc contre le rocher pour écarter tout risque d'incendie ou d'explosion et pour les télécommunications, elles doivent es#entiellement être isolantes.Au surplus, elles doivent être aussi légères que possible, et en matériau ne pouvant, ni se corroder,1ni se putrifier , même en milieu très humide. Les échelles métalliques étant bien entendu écartées on s'est pendant longtemps contenté des échelles en bois, en s'efforçant den retarder le pourrissement par des revêtements appropriés. L'avènement des résines de polyesters a cependant permis un grand progrès en permettant de réaliser des échelles dont les montants sont constitués par des profilés en polyesters, qui apparemment satisfont à l'ensemble des conditions précitées,bien que demeurant très lourdes pour des caractéristiques mécaniques données. Pour alléger les montants, on a proposé des montants constitués par une âme en mousse de poly uréthane recouverte d'une couche de polyester armé. On arrive alors à une section rectangulaire à arêtes arrondies telle que représentée à la figure 1 du dessin annexé. Toutefois, on a constaté que, lors de ltempilement de telles échelles, il se produit une certaine usure du revêtement de polyester aux points tels que repérés A sur la figure 1, à la hauteur de chaque barreau ou échelon, et que ces points A constituent des amorces de rupture prématurée de l'échelle. C'est pourquoi la déposante a recherché une nouvelle constitution de ces montants, éliminant la création de telles amorces de rupture. Les travaux de la Déposante l'ont conduite à découvrir que la section assurant les catactéristiques mécani ques les plus élevées, tout en éliminant à la fois l'inconvénient d'un poids excessif et des risques d'affaiblissement locaux,est celle d'un profilé en forme de rail ou de haltère, c'est à dire d'un I, dont l'aile est armée de mats de fibres de verre et les "boules" de"l'haltère" sont armées de roving, c'est à dire de faisceaux de fibres de verre allongées, le tout étant enrobé de tissu de fibres de verre, et imprégné de résine de polyester. Une telle section est illustrée à la figure 2 du dessin, sur laquelle on a représenté, comme sur la figure 1, la disposition d'un barreau B par rapport au montant. Dans les deux figures, le montant est vu en perspective partielle,l'avant illustrant la section du profilé. Sur la figure 1, une âme en mousse de polyuréthane référencée 1 est recouverte d'une "peau" en résine de polyester ~armée 2, et le barreau B est emmanché dans une lumière 3 de la face interne de la peau 2. Il est clair que la mousse de polyuT$tksa. Entant relativement légère, l'échelle azura pas un poids excessif. A l'inverse, la tenue mécanique de ladite mousse étant relativement limitée, le seul point de maintien du barreau B sera la zone de la peau 2 au voisinage de la lumière 3, ce qui est relativement insuffisant. Par ailleurs, au droit ~v chaque barreau B, l'expérience a démontré l'existence de zones-de rupture C. Sur la figure 2, au contraire, on voit que le, profil dumontant est entièremen-t plein, et se compose d'une aile 4 réunissant deux bourrelets 5-5', le renforcement des différentes znnes étant spécialement adapté aux conditions de travail du profilé. En effet, l' me de chaque bourrelet est armée par un cylindre 6-6' en roving, c'est à dire un faisceau de fibres de verre allongées, d'un diamètre voisin de l'épaisseur de l'aile 4, tandis que l'aile 4 et les zones latérales des bourrelets sont armées de mats de verre,l'ensemble étant recouvert au voisinage de la surface par un tissu de verre 8, pratiquement continu, le tout étant bien entendu imprégné à coeur de résine de polyester. Le barreau B est alors logé dans la masse del'aile 4 dont toute l'épaisseur contribue à la tenue mécanique et au maintien du barreau, sans que, en aucune zone, puisse prendre naissance aucune amorce de rupture en l'absence de toute zone d'affaiblissement dans toute la section. L'invention porte donc sur ce nouveau type de profilé ou poutrelle, dans son application aux montants d'échelles de mines, et pour toute autre application, et elle couvre bien entendu toute variante à cette forme, par exemple en T, en U et analogues,pourvu qu'elle comporte les mêmescaractéristiques- de constitution et de renforcement. Toutefois,la fabrication d'un tel profilé selon l'invention pose également un problème, et l'invention porte donc également sur le procédé pour la fabrication de ces profilés. Ce procédé est un perfectionnement apporté au procédé bien-connu dit de "pultrusion" , tel que décrit par exemple dans V.T.P.R. n06,juin 1976,p.21 et sq. Dans ce procédé ,tel que décrit, les éléments de renfort de la résine sont introduits à l'état sec dans une tête d'injection de résine où ils sont imprégnés de résine sous pression,puis l'ensemble passe dans une filière de mise en forme et durcissement, son avance étant assurée par un système de traction placé au bout de la machine. Selon la variante la plus élaborée illustrée à la figure 3 de la publication précitée,le renfort sec est d'abord comprimé, puis imprégné de résine dans une chambre de décompression,favorisant la pénétration à coeur de la résine, puis l'ensemble passe à la filière en subissant l'action de traction précité. Dans la fabrication des profilés selon l'invention en raison ducaractère complexe du renfort, même la chambre de décompression serait inopérante pour assurer l'imprégnation du roving formant le coeur des bourrelets du profilé. Pour cette raison, le procédé selon l'invention consiste à procéder à l'imprégnation des rovings avant de les associer aux autres éléments de renfort secs, à savoir les mâts et le tissu. C'est donc, dans la zone de compression précitée, un ensemble formé de rovings pré-imprégnés recouverus de plusieurs couches de mats secs et pris en sandwich entre deux nappes de tissu sec, qui est introduit d'abord dans la zone de compression,puis dans la chambre principale de décompression et d'imprégnation. Cette phase de pré-iniprégnation des rovings s'est révélée indispensable à l'homogénéité de l'imprégnation de l'association des différents types de renforts, cette association étant caractéristique des nouveaux profilés selon l'invention et de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles. Bien entendu, cet aménagement au procédé classique de pultrusion pourra être adapté aux différents types d'associations de renforts,eux mêmes fonction de la forme du profilé et de ses applications. Selon une variante, dans le but d'alléger encore l'échelle, le cylindre 6-6' est creux, c'est à dire que le faisceau de fibres de verre est réparti suivant la surface intérieure cylindrique d'un tunnel6pratiqué dans chaque aile 5. Par ailleurs, pour renforcer la solidité de l'ensemble,l'in- vention prévoit d'immobiliser un barreau sur deux ou trois au moyen d'une cheville transversale de 2 ou 3 mm. REVENDICATIONS 1. Nouveau profilé en résine de polyester renforcée par des fibres de verre,caractérisé en ce que le renfort est composé par l'association de formes physiques différentes des fibres de verre, adaptée à chacune des zones de la section du profilé. 2. Profilé selon la revendication 1,caractérisé en ce que le pro filé a une section se composant de deux bourrelets réunis par une aile, chaque bourrelet étant renforcé par un faisceau conti nu de roving,tandis que l'aile est renforcée par des nappes de m#ts,l'ensemble étant enfin complètement recouvert d'un tissu de verre. 3. Echelle ,notamment pour mines,caractérisée en ce que ses montants sont constitués par des profilés selon la revendica tion 2. 4. Procédé pour la fabrication de profilés selon l'une des reven dications 1 et 2, du type dans lequel les éléments de renfort de la résine sont tout d'abord comprimés à l'état sec, puis introduits dans une chambre d'imprégnation de résine et enfin mis en forme par durcissement dans une filière, d'où ils sont tirés par l'avant de la machîne,caractérisé en ce que, pour assurer l'imprégnation de certains éléments de renfort, et notamment des faisceaux de roving, ceux-ci sont imprégnés séparément avant d'être associés aux autres éléments de renfort secs et introduits dans la zone de compression.