Brevet FR2502064A1 — publié le 19820924

21A 2502064 PROCEDE DE FABRICATION DE PROFILES GALBES EN PLASTIQUE ARME La présente invention a trait à la fabrication en continu de profilés galbés en plastique armé comportant au moins un renfort unidirectionnel et un renfort multidirectionnel. Il est connu de fabriquer des profilés à partir de matière thermodurcissable par exemple de type polyester ou epoxydique ren- forcée par de la fibre de verre. Ces profilés sont fabriqués soit par moulage sous presse, soit par pultrusion. La première de ces méthodes de fabrication est discontinue et réservée de préférence aux profilés de section ou de forme varia- bles ou aux profilés de section constante mais de faible longueur. La seconde méthode, économiquement plus intéressante du fait de son fonctionnement continu, est toutefois limitée à la fabrica- tion de profilés droits rectilignes. Jusqu'a présent l'obtention par pultrusion d'éléments galbés n'était possible qu'en ajoutant en aval de la ligne de fabrication classique, comprenant une filière de mise en forme de la section, une seconde filière curviligne dont le profil correspondait à ce- lui de l'élément que l'on désirait obtenir. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication directe de profilés galbés d'une ligne de production classique. Le but de l'invention est atteint en imprégnant par une ma- tière thermodurcissable des renforts de type unidirectionnel et multidirectionnel associés de manière à former un profilé qui pré- sente une juxtaposition de zones distinctes accolées sur une frac- tion de leurs surfaces et telles qu'elles provoquent après polymé- 25020 64 risation la déformation continue dudit profilé. Les caractéristiques et les avantages de la présente inven- tion ressortiront plus clairement de la description détaillée ci- après, illustrée par les figures qui décrivent respectivement: - la figure 1, la ligne de pultrusion dans son ensemble, vue latéralement, - la figure 2, la partie amont du conformateur vue en coupe longitudinale, - les figures 3 et 3A, la structure d'un profilé vue en coupe transversale et le même profilé vu latéralement, - les figures 4 et 4A, la structure d'un autre profilé vue en coupe transversale et le même profilé vu en plan, les figures 5 et 5A, la structure d'un troisième type de profilé vue en coupe transversale et le même profilé vu latérale- ment. Les profilés selon l'invention sont fabriqués sur une ligne de pultrusion représentée schématiquement par la figure 1. Ces profilés sont formés par l'association d'un renfort multidirec- tionnel tel que du mat de fil coupé, et d'un renfort unidirection- nel tel qu'une série de fils continus assemblés sous forme de mèche appelée stratifil. Ces renforts se présentent sous forme de rouleaux de bande 10 pour le mat et d'enroulements de mèche 11 pour le stratifil. Ils alimentent la filière de mise en forme 12 après avoir suivi un parcours déterminé par des organes de guidage 13 et au moins un guide de préformage 14. L'imprégnation des renforts par de la ré- sine peut être effectuée par passage dans un bac d'imprégnation ou par injection de la résine dans les renforts à l'entrée de la fi- lière ainsi qu'il sera décrit ci-après. L'avance du profilé 15 est assurée par un système de traction 16 qui l'amène jusqu'à un poste de tronçonnage 17; le profilé tronçonné 15a est ensuite éjecté. La filière 12 peut être suivie si nécessaire, d'un dispositif chauffant, par exemple une étuve à circulation d'air, permettant de compléter la polymérisation du profilé. L'imprégnation des renforts est faite de préférence avant leur introduction dans la filière 12 ainsi que le représente sché- matiquement la figure 2. Une tête d'injection 20, formée de deux parties 20a et 20b, est accolée à la filière 12. La partie 20a délimite un passage dont la section droite est sensiblement celle du profilé à réaliser; ce passage comprend un c6ne d'entrée 21, une chambre de compression 22 et s'achève par un évasement 23 juste avant la zone d'imprégnation. La partie 20b comprend un conduit 24 d'amenée sous pression de la résine, qui se prolonge par des canaux de distribution 25 s'ouvrant sur l'entrée d'une chambre de décompression 26 se rac- cordant à l'évasement 23. Cette chambre 26 est suivie d'un passage plus étroit 27 qui se raccorde a l'entrée de la filière 12 et dont la configuration interne est identique à cette dernière. Des joints 28 assurent l'étanchéité entre les parties 20a et b et la filière 12. Le mode de formage et d'imprégnation est le suivant Les renforts 28 non imprégnés et déjà juxtaposés ainsi que l'illustrent les exemples donnés ci-après, sont comprimés dans la chambre 22, ce qui a pour effet le préformage amorcé par le guide 14. Les renforts ainsi préformés sont décomprimés dès leur entrée dans la chambre 26 a la hauteur de la zone d'injection de la rési- ne. Celle-ci est injectée sous une pression de l'ordre de un bar et distribuée sur le pourtour du profilé. La décompression des renforts qui intervient au moment de l'injection a pour objet de faciliter la pénétration de la résine au sein des renforts pendant leur séjour dans la chambre 26. Le passage 27 correspond à une zone de calibrage o l'on ajuste le rapport verre/résine dans le profilé final. La filière 12, généralement composée d'un corps en deux par- ties réalisé en acier, est chauffée pour assurer la polymérisation de la résine. Toutefois, l'entrée de la filière 12 est refroidie par un dispositif annexe non représenté pour éviter la polymérisa- tion prématurée de la résine dans cette zone et dans la tête d'in- jection. La mise en forme à sec, qui est rendue possible par ce mode d'imprégnation, permet de disposer les renforts avec précision les uns par rapport aux autres, disposition qui demeure dans le pro- filé achevé. Il est connu que le retrait dimensionnel d'un objet en plas- tique armé de fibres de verre dépend de la nature de la résine, de l'orientation desdites fibres, ainsi que du taux de résine, varia- ble selon les présentations des renforts. Partant de cette considération, la fabrication de profiles galbés selon la présente invention consiste, en utilisant le mode de préformage et d'imprégnation prëc5demment décrit, à associer un renfort unidirectionnel et un renfort multidirectionnel de manière à former une juxtaposition de zones distinctes telles que la poly- mérisation engendre des retraits differente et provoque la défor- mation prédéterminée du proffil désirfo Cela est clairement mis en gvidence au travers des exemples suivants donnes à titre illustratif, o les renforts sont de même nature et o chaque zone ne contient qu'une seule présentation de renfort. Les figures 3 et 3A représentent un profilé en U dont la lar- geur 1 est de 38 millimètres, la hauteur h de 24 millimètres et d'épaisseur uniforme e égale à 4,5 millimètres. Ce profilé comprend trois zones distinctes: une zone 30 ar- mée de mat de fil coupé qui relie deux zones 31 armées uniquement- de stratifil et formant la partie supérieure des ailes du profilé. Ces deux renforts ainsi associés sont imprégnés par le mélan- ge préparé à partir des composants suivants: Composants Nombre de parties Résine polyester insaturée 95 Styrène 5 Carbonate de calcium 30 Catalyseur 1 Démoulant interne 0,5 La résine polyester insaturée est par exemple une résine commer- cialisée sous la référence PCUK T 133 SK par la Société Péchiney Ugine Kuhlman; le catalyseur est du peroctoate de tertiobutyl commercialisé sous l'appellation de TRIGONOX 21S par la Société Akzo; le démoulant est un mélange de mono et dialkylphosphates commercialisé sous le nom d'ORTHOLEUM par la Société Dupont de Nemours. La filière étant portée à une température uniforme de 130 C il est possible de produire ce profilé à une vitesse de l'ordre de cm/minute. Le profilé final pr6sente une flèche f de 16 mm sur une longueur L de 1 m. Le choix des renforts permet d'atteindre dans le profilé fini un pourcentage pondéral de verre de 65 % dans les zones 31 et de 35 Z dans la zone 30. La figure 4 montre un profilé en U droit dont les caractéris- tiques dimensionnelles sont identiques à celles de l'exemple pré- cèdent, et qui présente un autre mode de renforcement. Il présente deux zones distinctes 40 et 41 symétriques par rapport au plan vertical passant par l'axe longitudinal du profilé. Ces zones sont respectivement armées de stratifil et de mat de fil coupé. Les conditions d'imprégnation et de polymérisation étant les mimes que dans l'exemple précédent, on obtient un profilé tel que représenté figure 4A. Sur une longueur L de 1 m la flèche f obte- nue est égale a 14 mm. Les pourcentages pondéraux du verre dans le profilé sont de 65 Z dans la zone 40 et de 35 Z dans la zone 41. La figure 5 représente un profilé carré creux dont les côtés ont une longueur extérieure 1 de 30 ma et les parois une épaisseur e de 3 mm. Ce profilé comprend deux zones distinctes: la première constituée par le côté 50, armée uniquement de stratifil, qui se raccorde à ses extrémités à la seconde, armée uniquement de mat de fil coupé et formant les trois autres côtés. Les conditions d'imprégnation et de polymérisation étant les mêmes que dans les exemples précédents on obtient un profilé tel que représenté figure 5A. Sur une longueur L de 1 m, la flèche f est égale à 8 mm. Les pourcentages pondéraux du verre sont de 65 Z dans le côté 50 et de 35 Z dans les autres côtés. Ces exemples montrent quelques réalisations simples parmi les nombreuses combinaisons qu'il est possible d'imaginer selon le rayon de courbure et les propriétés mécaniques souhaités pour le profilé. Ainsi il est possible de réaliser des profilés dont l'une des zones au moins, contient plusieurs présentations différentes de fibres de verre. Un cintrage permanent peut être ainsi facilement obtenu grâce à l'emploi de mélange d'imprégnation à base de résines telles que les résines polyester, et à l'utilisation simultanée de renforts qui favorisent le retrait de certaines zones et l'entravent dans d'autres. Le cintrage ainsi obtenu peut être encore accentué si nécessaire en plaçant le profilé sur un moule de forme dans une étuve et en procédant à une cuisson supplémentaire. Dans la description ci-dessus il n'a été fait état que de renforts de même nature à savoir des fibres de verre sous diffé- rentes présentations; il est toutefois bien évident que des ren- forts de nature différente, tels que les fils de carbone, d'acier ou de bore, associés aux fibres de verre ou non, peuvent être uti- lisés par l'homme de l'art sans sortir du cadre de la présente in- vention. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication par pultrusion de profilés galbés armés de renforts filamentaires, selon lequel on préforme à sec au moins un renfort unidirectionnel et un renfort multidirectionnel que l'on imprègne par injection d'un mélange à base de résine synthétique thermodurcissable, par exemple du type polyester, lesdits renforts im- prégnés alimentant une filière de conformation, caractérisé en ce qu'on juxtapose les renforts unidirectionnels et multidirectionnels de maniè- re à définir au moins deux zones distinctes accolées sur une fraction de leurs surfaces; on provoque par polymérisation des retraits dimen- sionnels différents d'une zone à l'autre. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les renforts unidirectionnels et multidirectionnels rentrant dans la structure d'un profilé déterminé sont de même nature. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les renforts utilisés sont des fibres de verre. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce que chaque zone ne contient qu'une seule présentation de renfort. 5. Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'une des zones au moins est armée de fils continus et que les au- tres zones sont armées de fils coupés. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, carac- térisé en ce que la teneur pondérale en renfort est différente d'une zone à l'autre.