Brevet FR2479084A1 — publié le 19811002

La présente invention se rapporte à un procédé pour la vulcanisation en continu de tubes (ou tuyaux) en matière élastomère et cri particulier de tubes en matière élastomère qui contiennent une structure de renforcement noyée dans leur paroi. La présente invention se rapporte en outre à un dispositif pour vulcaniser les tubes en matière élastomère conformément au procédé suivant l'invention. On connaît déjà divers procédés pour la 1.0 vulcanisation en continu des tubes en matière élastomère et ces procédés connus peuvent être classés en deux groupes. Un premier groupe de procédés connus pour la vulcanisation en continu de tubes en matière élastomère consiste à recouvrir la surface extérieure du tube en matière élastomère non vulcanisé d'une gaine, en général en plomb, à faire passer le tube recouvert de la gaine dans un autoclave dans lequel on introduit un fluide sous pression afin de vulcaniser le tube, puis à enlever la gaine lorsque le tube est vulcanisé. Les procédés qui rentrent dans ce pre- mier groupe donnent théoriquement naissance à des tubes parfaitement conformés et qui possèdent une surface ex- térieure parfaitement lisse et compacte, c'est-à-dire exempte de porosités mais, en premier lieu, la producti- vité de ces procédés est extrêmement faible en raison de la faible vitesse de formation de la gaine autour du tube et, en deuxième lieu, il n'est pas possible d'obtenir en pratique une surface parfaite à l'extérieur du tube en raison des inévitables rayures et incisions qui se forment pendant la phase d'enlèvement de la gaine, qui est exécutée à l'aide d'outils coupants; en troi- sième lieu, le coût de la vulcanisation des tubes est extrêmement élevé parce qu'il subit la répercussion de la présence de deux phases (la phase de formation de la gaine et la phase d'enlèvement de cette gaine). Un deuxième groupe de procédés connus de vulcanisation en continu des tubes consiste à faire pas- ser les tubes en matière élastomère non vulcanisée dans un bain de liquide chaud, par exemple composé de sels fondus, de manière à apporter aux tubes qui circulent en continu dans ces sels la chaleur nécessaire à la réaction de vulcanisation. Les procédés qui rentrent dans ce deuxième groupe présentent une productivité élevée mais ils sont affectés de l'inconvénient extrêmement grave consistant en ce qu'ils produisent des tubes vulcanisés dont la surface externe est poreuse. En outre, tous les procédés connus sont incapables de fournir des tubes dont la cavité intérieure soit parfaitement lisse. Le but de l'invention est de créer un procédé de vulcanisation en continu des tubes oui soit d'une haute productivité, tout en étant capable-de produire des tubes vulcanisés qui possèdent une surface exté- rieure parfaitement lisse sans engendrer le plus minime risque de détérioration de la surface extérieure de ce tube. En outre, le but de l'invention est de fabriquer des tubes dans lesquels la surface de la cavité intérieure soit parfaitement lisse. Un autre but de l'invention est de réaliser un-dispositif de vulcanisation des tubes en matière élastomère pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. L'invention a pour objet un procédé de vulcanisation en continu de tubes en matière élastomère qui renferment dans leur paroi une structure capable de résister aux sollicitations, caractérisé en ce qu'il comprend la phase consistant à allonger élastiquement le constituant longitudinal de la structure résistante de ce tube en même temps au'on applique une pression méca- nique à la surface extérieure de la paroi en matière élastomère non vulcanisée du tube et en ce qu'on pro- cède à un apport de chaleur de manière aue, pendant la vulcanisation du tube, les dimensions diamétrales inté- rieures de ce tube restent inaltérées. L'invention a encore pour autre objet un dispositif pour la vulcanisation en continu d'un tube en matière élastomère caractérisé en ce qu'il comprend, l'un à la suite de l'autre, dans le sens de l'avancement du tube: un premier corps tubulaire équipé de moyens de chauffage de la surface intérieure de sa propre cavité, les dimensions diamétrales de cette cavité 1.5 étant supérieures aux dimensions diamétrales extérieures du tube; un deuxième corps tubulaire, placé à la suite du premier corps tubulaire, dans le prolongement de celui-ci, équipé de moyens de chauffage capables de porter l'ensemble dudit deuxième corps tubulaire à une température uniforme, les dimensions diamétrales de la cavité intérieure de ce deuxième corps étant pratique- ment égales aux dimensions diamétrales extérieures du tube, de sorte qu'il s'établit un contact direct entre la surface extérieure du tube en circulation et la surface de la cavité tubulaire, aui exerce en outre une compres- sion sur ladite surface extérieure du tube; un troisième corps tubulaire placé à la suite du deuxième corps tubu- laire, dans le prolongement de celui-ci et équipé de moyens de chauffage qui chauffent la surface intérieure de sa cavité; et un dispositif de tirage placé en aval du troisième corps tubulaire et qui exerce un effet de traction sur le tube qui passe dans les trois corps tubulaires. Les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre par une vue de côté et en coupe un dispositif de vulcanisation suivant l'invention; la figure 2 montre par une vue de côté et avec arrachements un segment de tube en matière élastomère non vulcanisé qu'il s'agit de vulcaniser conformément à l'invention; la figure 3 montre par une vue de côté avec arrachements un segment d'un tube vulcanisé con- formément au procédé suivant l'invention; la figure 4 montre un tube vulcanisé suivant l'invention par une vue en coupe effectuée perpendiculairement à l'axe du tube. En principe, le procédé de vulcani- sation en continu de tubes en matière élastomère sui- vant l'invention comprend la phase consistant à allon- ger élastiquement la seule structure résistante lon- gitudinale du tube pendant que l'on applique à la sur- face externe de ce tube une pression mécanique de moulage, phase pendant laquelle on apporte à travers la surface extérieure du tube la chaleur nécessaire à la vulcanisation de la matière élastomère qui forme le tube. Plus précisément, dans une forme préfé- rée de réalisation, le procédé suivant l'invention comprend les phases suivantes qui se succèdent dans l'ordre dans lequel les phases sont décrites. La première phase du procédé de vul- canisation de tubes en matière élastomère suivant l'invention consiste à vulcaniser totalement la couche superficielle externe du tube en maintenant à l'état non vulcanisé la partie restante de la matière élas- tomère du tube, et cette vulcanisation de la couche superficielle extérieure du tube s'effectue en appli- quant à cette surface extérieure du tube une pression mécanique qui apporte en outre de la chaleur à la matière élastomère du tube à travers sa surface exté- i eure. De cette façon on stabi].ise ilinlension- nelleiient la surface extérieure du;-ube et on obtient que cette surface extérieure soit lisse et compacte. La deuxième phase du procédé de vulcanisa- tion de tubes suivant l'invention consiste à soumettre à un allongement élastique la couche superficielle exté- rieure du tube déjà vulcanisé et le constituant longitudi- nal de la structure résistante du tube en même temps qu'on apporte de la chaleur au tube à travers la surface extérieure de celui-ci. Pendant cette phase, sous l'effet de l'allongement élastique de la couche superficielle exté- rieure du tube, il s'exerce une pression mécanique sur la matière élastomère du tube qui est encore à l'état non vulcanisé, de sorte qu'on obtient que, pendant la vul- canisation de la partie restante de la matière élasto- mère qui forme le tube, il ne se forme pas de porosité dans la paroi de ce tube. Pour la mise en oeuvre du procédé de vulcanisation de tubes en matière élastomère suivant l'invention, on a prévu un dispositif qui constitue lui aussi un objet de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un dis- positif pour la vulcanisation de tubes en matière élastO- mère non vulcanisés par le procédé suivant l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif comprend un ensemble de trois corps tubu- laires et, plus particulièrement, un premier corps tubu- laire 1, un deuxième corps tubulaire 2 et un troisième corps tubulaire 3 placés en série. En amont du premier corps tubulaire 1, c'est-à-dire à gauche de ce corps tubulaire 1 pour l'ob- servateur qui regarde la figure 1, on a prévu un raccord tronconique 4 relié au corps tubulaire 1 au droit de la petite base de cette forme tronconique et muni d'une cuvette 5 placée au droit de la grande base de la forme tronconique et destinée à contenir l'huile de lubrifi- cation. Autour du premier corps tubulaire 1 est montée une enveloppe 6 disposée de manière qu'il se forme entre le premier corps tubulaire 1 et l'envelope 6 une cavité fermée 7 dans laquelle peut circuler un fluide chaud, par exemple de la vaoeur d'eau saturée, au moyen de conduits 8, de manière à chauffer le premier corps tubulaire 1. En aval du premier corps tubulaire 1 et comme on l'a indiaué plus haut, se trouve le deuxième corps tubulaire 2. - 15 Entre le premier corps tubulaire 1 et le deuxième corps tubulaire 2 est interposé un raccord tronconique 9 qui est relié au premier corps tubulaire au niveau de sa grande base tandis que, au droit de sa petite base, il est relié au deuxième corps tubulaire 2 avec interposition d'une garniture 10 isolante de l'élec- tricité. Le deuxième corps tubulaire 2 est relié à un circuit électrique 11, au moyen duquel on fait passer un courant électrique dans ce deuxième corps pour por- ter l'ensemble du corps tubulaire 2 à la température voulue qui doit être constante. En outre, la cavité du corps tubulaire 2 possède un diamètre pratiquement égal à celui du tube à vulcaniser. En aval du deuxième corps tubulaire 2 est disposé, ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, un troi- sième corps tubulaire 3 et un raccord tronconique 12 est interoosé entre ces deux corps. Le raccord tronconique 12 est relié di- rectement au troisième corps tubulaire 3 au droit de sa grande base et il est relié au deuxième corps tubulaire 2 au droit de sa petite base avec interposition d'une garniture 13 isolante de l'électricité. Le troisième corps tubulaire 3 est entouré par une enveloppe 14 de manière à donner nais- sance à un espace intercalaire 15 dans lequel on fait circuler un fluide chauffant, par exemple de la vapeur d'eau saturée, au moyen des conduits 16. En aval du troisième corps tubulaire 3, est placé un dispositif de tirage 17 formé de deux courroies 18 qui serrent le tube entre elles, ces cour- roies 18 étant soutenues chacune par des rouleaux 19 et 20, dont l'un est un rouleau moteur tandis que l'autre est un rouleau de renvoi. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus et représenté est le suivant. Un tube en matière élastomère non vulcanisé dans lequel est contenu un fluide sous pres- sion, par exemple de l'air comprimé, pénètre en continu dans le dispositif au niveau du raccord 4 et il sort de l'extrémité la plus en aval du troisième corps tubulaire 3 à l'état déjà vulcanisé, tiré par le dis- positif de tirage 7. Le tube en matière élastomère non vul- canisé préalablement confectionné possède par exemple la structure représentée sur la figure 2 avant de pé- nétrer dans le dispositif suivant l'invention qui en effectue la vulcanisation. Comme on peut le voir sur la figure 2, le tube présente, en procédant de l'intérieur vers l'extérieur: une couche tubulaire intérieure 21 sur la périphérie de laquelle sont disposés et enrobés plusieurs fils ou câblés 22 orientés suivant l'axe du tube et dont l'ensemble forme le constituant longitu- dinal de la structure résistante du tube; sur la couche tubulaire intérieure est disposé au moins un enroulement hélicoïdal de fils ou câblés 23 qui constitue la struc- ture résistante transversale du tube et, au-dessus de cette structure résistante transversale du tube, est disposée une couche tubulaire de revêtement 24 en ma- tière élastomère (voir également figure 4). Dans ce tube en matière élastomère non vulcanisé qu'il s'agit de vulcaniser à l'aide du disposi- tif suivant l'invention, l'angle a d'inclinaison de l'hélice de fils est plus grand-que l'angle qu'on a calculé comme angle optimal pour le tube vulcanisé. Lorsau'il circule dans le premier corps tubulaire 1, le tube en matière élastomère non vulcanisé subit un préchauffage et, en particulier, la couche su- perficielle extérieure de ce tube est préchauffée. En outre, au fur et à mesure qu'il pé- nètre dans le premier corps tubulaire, le tube non vul- canisé entraîne avec lui le lubrifiant contenu dans la cuvette 5 et, grâce à la forme tronconique du raccord 4, la pression du lubrifiant entraîné par le tube dans le premier corps tubulaire s'élève puisque le raccord tronconique converge vers l'ouverture d'entrée du pre- mier corps tubulaire. Le tube ainsi préchauffé par son passage dans le premier corps tubulaire 1 pénètre dans le deuxième corps tubulaire 2 dans lequel il entre en con- tact avec la surface de la cavité intérieure de ce deuxième corps tubulaire. En entrant en contact avec la surface de la cavité du deuxième corps tubulaire, le tube subit un moulage mécanique de sa surface extérieure ainsi que la vulcanisation complète de la couche superficielle extérieure du tube, la partie restante de ce tube restant à l'état non vulcanisé. Pour entrer dans le deuxième corps tubu- laire, le tube passe dans le raccord tronconique 9 qui, étant convergent vers l' ouverLuie d'entrée du deuxième corps tubulaire, contraint le lubrifiant, crui était présent dans le premier corps tubulaire, à passer dans le deuxième avec une augmentation considérable de pres- sion, en garantissant ainsi la formation d'un voile continu de lubrifiant sur tout le tour du tube pendant que ce tube circule dans le deuxième corps tubulaire. Dans le deuxième corps tubulaire, il se produit en outre une plastification de la couche extérieu- re de matière élastomère du tube et une vulcanisation complète de cette couche extérieure, avec moulage méca- nique de la surface extérieure du tube de matière élas- tomère pendant que ce tube circule dans le deuxième corps tubulaire. Lorsqu'il sort du deuxième corps tubu- laire, le tube, dont la couche superficielle extérieure est déjà entièrement vulcanisée, pénètre dans le troi- sième corps tubulaire en passant à travers le raccord tronconique 12 qui diverge vers le troisième corps tu- bulaire. Dans son passage dans le raccord 12, en raison de la divergence que ce raccord présente dans le sens de l'avancement du tube, il se produit une ré- duction de la pression du lubrifiant qui recouvrait le tube circulant dans le deuxième corps tubulaire 2; cette réduction facilite le passage de la totalité du lubrifiant dans le dispositif. Lorsque le tube pénètre dans le troi- sième corps tubulaire 3, la vulcanisation de la matière élastomère du tube commence à s'achever et le tube quitte le troisième corps tubulaire 3 à l'état entièrement vul- canisé et on le fait avancer en le soumettant à une ac- tion de traction exercée par le dispositif de tirage 17 placé en aval du troisième corps tubulaire 3. Sous l'action de la traction exercée par le dispositif de tirage 17, la partie du tube qui circule dans le troisième corps tubulaire 3 est soumise à une action de traction. Il en résulte que, sous l'effet de la traction exercée Dar le dispositif de tirage 17, le segment de tube présent dans le troisième corps tubulaire 3 est soumis à des sollicitations de traction qui provoquent un allongement élastique de la structure résistante longitudinale du tube, c'est-a-dire des fils ou câblés 22, un allongement élastique de la couche superficielle extérieure déjà entièrement vulcanisée de ce tube, et une déformation de la structure résistante transversale du tube, c'est-à-dire des spires de l'hélice de fils ou câblés 23, qui font l'angle R représenté sur la figure 3, cet angle étant plus petit que 'anqle a représenté sur la figure 2. Il en résulte que l'achèvement de la vulcanisation de la matière élastomère du tube se produit dans une période dans laquelle la couche superficielle extérieure déjà totalement vulcanisée et la structure résistante longitudinale du tube sont dans un état d'al- - longement élastiaue. Sous l'action de la traction que le dis- positif de tirage 7 exerce sur le tube circulant dans le troisième corps tubulaire 3 et à la suite de l'al- longement élastique consécutif de la couche superfi- cielle extérieure déjà entièrement vulcanisée, il se pro- duit une réduction des dimensions transversales exté- rieures du tube, qui entraîne les trois conséquences suivantes (qui expliquent comment les buts de l'invention sont atteints) Une plus grande facilité de coulissement du tube dans le troisième corps tubulaire 3, en permet- tant ainsi de donner à ce troisième corps une longueur importante qui permet de grandes vitesses de passage du tube dans le dispositif de vulcanisation, avec pour conséquence une grande productivité du dispositif - l'application d'une pression mécanique sur la couche intérieure de matière élastomère encore à l'état non vulcanisé, qui est exercée par la couche extérieure déjà vulcanisée, de sorte que, pendant le parachèvement de la vulcanisation du tube, on obtient un tube dont les parois sont parfaitement compactes et exemptes de porosités; - les dimensions diamétrales intérieures du tube restent constante;, la surface de la cavité intérieure du tube est parfaitement lisse et il est possible de donner à la cavité intérieure du tube une forme aussi bien cir- culaire que polygonale, le polygone possédant un nom- bre de côtés égal au nombre de fils ou câblés dont l'ensemble forme la structure résistante longitudinale du tube. En fait étant donné que, pendant l'a- chèvement de la vulcanisation, la structure résistante longitudinale du tube est mise dans un état d'allongement élastique, il se produit un glissement entre ladite structure résistante longitudinale et la couche non en- core vulcanisée du tube. Par conséquent, lorsque la vulcanisation totale du tube est, achevée et lorsque la sollicitation de la structure longitudinale du tube est supprimée, ce-qui constitue la situation présente en aval du dispositif de tirage 17, il se produit un retour élastiaue de la struc- gture résistante longitudinale du tube. Sous l'effet du retour élastique de la structure résistante longitudinale du tube, la couche de matière élastomère intérieure 21 du tube est mise sous compression et ceci provoque un compactage de la surface intérieure de la cavité du tube et la formation d'une forme Polygonale dans cette cavité du tube, forme poly- gonale qui devient circulaire lorsque la structure longi- tudinale du tube est formée d'un ensemble de fils jux- taposés. Il ressort clairement des considérations précédentes que le procédé et le dispositif ainsi décrits permettent d'atteindre les buts visés par l'invention. Il va de soi que des modifications peu- vent être apportées aux modes de réalisation qui vien- nent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. ER:V ÀE N I) I C;. T I 0 N S 1.- Procédé de vulcanisation en continu de tubes (ou tuyaux) en matière elastecnure qui renferment dans leur paroi une structure capable de résister aux sollicitations, caractérisé en ce qu'il comprend la phase consistant à allonger élastiquement- Le constituant longi- tudinal de la structure résistante de ce tube en même temps qu'on applique une pression mécanique à la surface extérieure de la paroi en matière élastomère non vulcani- sée du tube et qu'on procède à un apport de chaleur de manière que, pendant la vulcanisation du tube, les dimen- sions diamétrales intérieures dû ce tube restent inalté- rées. 2.- Procédé de vulcanisation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, avant la phase consistant à allonger élastiquemenL le constituant lon- gitudinal de la structure résistante du tube, est prévue une phase consistant à vulcaniser totalement la couche superficielle extérieure du tube tout en maintenant la partie restante du tube à l'état non vulcanisé, en ce que, pendant la phase consistant à allonger élastiquement la structure résistante du tube, la couche superficielle du tube subit également un allongement élastique, ce qui a pour effet de réduire élastiquement unicquent la dimension diamétrale extérieure des tubes en maintenant inaltérées les dimensions diamétrales intérieures de ce tube et en ce que, pendant cette phase, on vulcanise la partie de la paroi du tube qui est encore à l'état non vulcanisé. 3.- Dispositif pour la vulcanisation en continu d'un tube en matière élastomère, caractérisé en ce qu'il comprend en série, dans le sens de l'avance- ment du tube: un premier corps tubulaire (1) équipé de moyens de chauffage de la surface intérieure de la pro- pre cavité, les dimensions diamétrales de cette cavité étant supérieures aux dimensions diamétrales extérieures du tube un deuxième corps tubulaire (2), placé à la suite du premier corps tubulaire, dans le prolongement de celui-ci, équipé de moyens de chauffage capables de porter l'ensemble dudit deuxième corps tubulaire à une température uniforme, les dimensions diamétrales de la cavité intérieure de ce deuxième corps étant pratiquement égales aux dimensions diamétrales extérieures du tube, de sorte qu'il se produit un contact direct entre la surface extérieure du tube en circulation et la surface de la cavité tubulaire, qui exerce en outre une compres- sion sur ladite surface extérieure du tube; un troi- sième corps tubulaire (3) placé à la suite du deuxième - corps tubulaire, dans le prolongement de celui-ci et équipé de moyens de chauffage qui chauffent la surface intérieure de sa cavité; un dispositif de tirage (17) placé en aval du troisième corps tubulaire et qui exerce une traction sur le tube qui passe dans les trois corps tbulaires. 4.- Dispositif pour la vulcanisation en continu d'un tube de matière élastomère suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'à l'extrémité la plus amont du premier corps tubulaire est prévu un raccord tronconique (4) qui converge vers ladite extré- mité amont du premier corps tubulaire (1) et sert à introduire un fluide lubrifiant, en ce que, entre le premier corps tubulaire (1) et le deuxième corps tubulaire (2) est intercalé un raccord tronconique (9) qui converge vers le deuxième corps tubulaire, ce qui dé- termine une augmentation de la pression du fluide lubri- fiant et en ce que, entre le deuxième corps tubulaire (2) et le troisième corps tubulaire (3) est intercalé un autre raccord tronconique (12) qui diverge vers le troi- sième corps tubulaire, ce qui provoque une réduction de la pression du fluide lubrifiant et favorise la péné- tration de ce fluide dans le troisi.ème corps tubulaire. 5.- Dispositif pour la vulcanisation-en continu d'un tube de matière élastomère suivant la reven- dication 3, caractérisé en ce que les moyens de chauffage de la surface intérieure de la cavité du premier corps tubulaire (1) et du troisième corps tubulaire (3) respec- tivement sont constitués par un espace intercalaire (7; 15) présent entre les parois du premier corps tubulaire (1) et du troisième corps tubulaire (3) dans lequel on fait circuler un fluide chauffant tandis que les moyens servant à chauffer le deuxième corps tubu- * laire (2) à une température uniforme sont constitués nar le passage d'un courant électriaue dans ce corps tubulaire.