Brevet FR2596695A1 — publié le 19871009

La présente invention concerne un procédé et un moule profilé comportant plusieurs gorges pour fabriquer des barres incurvées profilées, a section constante ou non constante, en matière armée de filaments. De tels éléments profilés sont, en particulier, mais non exclusivement, utilisables pour fabriquer des tubes légers à haute résistance par enroulement hélicoidal des profilés. On a déjà proposé, par exemple dans le brevet français FR-A-2.312.356, de réaliser un profilé en matière plastique armée en garnissant d'un mélange de filaments et de matière plastique réticulable une gorge profilée formant moule, enroulée sur la paroi d'un tambour, le profilé étant extrait de cette gorge après réticulation au moins partielle, cette réticulation pouvant résulter d'un traitement thermique. Cependant, lors de la production de telles barres incurvées profilées, la longueur de barres produite par machine est rapidement plafonnée du fait que La vitesse de rotation du mandrin est limitée, cela notamment pour réduire les frais d'exploitation en employant une technique d'imprégnation classique. De plus, la largeur des barres (dimension de la section droite selon la perpendiculaire au rayon, l'épaisseur étant définie comme la dimension de la section droite suivant la direction du rayon) qui définit en production L'avance de la barre par tour sur le mandrin (l'avance par tour étant sensiblement égale à la largeur du moule ou encore la largeur de barre additionnée de la largeur ou épaisseur, des parois radiales du moule), intervient directement sur la productivité de la machine de fabrication. Ainsi, pour une certaine vitesse de rotation (que l'on choisira maximum), soit encore pour un certain débit de longueur de barre, plus la largeur de barre est faible, plus Le débit de surface couvrante de barre est faible (produit de la largeur de barre par le débit de longueur), moins la machine produit. Si l'on produit plusieurs barres cintrées profilées simultanément sur le même mandrin, La longueur de barre -réellement obtenue est égale au cumul des longueurs de chacune des barres produites. Ainsi la production est multipliée par un facteur sensiblement égal au nombre de barres simultanément produites, étant donné que les moyens de stabilisation tels le chauffage peuvent être facilement adaptés à un tel accroissement de production sans poser notablement de problèmes liés à cet accroissement et sachant que de plus, dans le cas de barres cintrées profilées très étroites, ces moyens sont souvent en excès. De plus, l'utilisation d'un moule multigorges permet de réduire l'epaisseur de moule entre les gorges par rapport à la somme de deux épaisseurs de moule à une seule gorge. De ce fait, en diminuant la largeur du moule, d'une part on réduit le prix du moule qui est en général exécuté dans un matériau onéreux, et d'autre part on augmente le nombre d'enroulements de barres sur le mandrin, notamment dans la zone de stabilisation Ainsi, ceci permet un temps de stabilisation plus grand que celui de fabrication d'une seule barre divisé par le nombre de barres, et notablement plus important qu'en fabriquant le même nombre de barres en accolant simplement plusieurs gorges formant chacuné une barre. D'autre part, si le moule profilé produisant simultanément plusieurs barres cintrées est réalisé en une seule pièce, ce moule se comporte comme un ensemble unitaire trés facilement manipulable entre la fin de la stabilisation et le moment ou L'on procédera au démoulage. On entend par stabilisation un processus physique ou chimique tel que fusion avec refroidissement ou réticulation qui permet à un corps, que l'on qualifiera de stabilisable, de prendre une forme stable. Les matériaux thermoplastiques, thermodurcissables ou élastomères sont des corps stabilisables. L'ensemble unitaire multibarre réalisé est particulièrement intéressant au point de vue du stockage et de la manipulation puisque : 1. il permet de Limiter le nombre de bobines de stockage alors qu'autrement il aurait fallu autant de bobines que de barres cintrées composant cet ensemble, 2. il permet aux barres cintrées de ne pas s'enchevêtrer au cours de leur manipulation, alors que cela est leur tendance naturelle, notamment dans la fabrication de tubes flexibles. Ceci est particulièrement intéressant pour la fabrication de tous les corps allongés notamment de révolution comportant de nombreuses barres de faible largeur, notamment les éléments profilés allongés. D'autre part, l'ensemble unitaire selon l'invention qui contient plusieurs barres se comporte au toronnage d'un tube flexible comme une seule et large barre, ceci permet de conserver à ce moment là tous les avantages des barres larges et notamment dans certains cas de justifier l'emploi d'un moule profilé comportant un grand nombre de barres étroites. Enfin, il peut être intéressant de produire un moule profilé contenant des barres cintrées sous forme d'un profilé qui sera directement utilisé dans la fabrication de tubes flexibles ou d'éléments en matériaux composites armés. L'invention fournit un procédé de fabrication en continu de barres incurvées profilées à section constante ou non constante en matière stabilisable armée produites à l'intérieur d'un moule profilé que l'on enroule autour d'un mandrin et dans lequel on dispose des éléments de renforcement imprégnés de résine stabilisable, avant de procéder à la stabilisation de ladite résine sur au moins une partie de la longueur dudit mandrin, ce procédé étant notamment caractérisé en ce que ledit moule comporte plusieurs gorges dans lesquelles on dispose lesdits éléments de renforcement imprégnés de résine stabilisable produisant ainsi plusieurs barres incurvées à section profilée en matière stabilisable armée simultanément sur le même mandrin. Le procédé selon l'invention permet d'utiliser un moule réalisé en une seule pièce pour produire les barres. On pourra dégager les barres du moule profilé après leur stabilisation. On pourra procéder au recyclage en continu du moule profilé une fois dégagé des barres. On pourra faire adhérer la matière stabilisable composant les barres à la paroi interne d'au moins une gorge du moule. La matière stabilisable pourra être formulée pour ne pas adhérer à certaines des parois internes des gorges du moule. On pourra utiliser un moule profilé dont la paroi externe est réalisée en matériaux résistants à l'abrasion. On pourra utiliser un moule constitué de deux pièces superposées que l'on séparera l'une de L'autre après avoir réalisé la stabilisation au moins partielle de la résine des barres incurvées. On pourra, après avoir garni lesdites gorges du moule profilé, recouvrir celui-ci d'au moins un élément formant couvercle, préaLablement à la stabilisation et séparer du mandrin sous forme d'ensemble unitaire l'ensemble du profilé, son garnissage et l'élément formant couvercle. L'élément formant couvercle pourra avoir une section adaptée pour permettre son emboîtement sur le moule profilé. L'invention fournit également un moule profilé pour fabriquer en continu des barres incurvées à section profilée en matière stabilisée armée produites à l'intérieur de ce moule dans lequel on dispose des éléments de renforcement imprégnés de résine stabilisable, le moule étant enroulé autour d'un mandrin et la stabilisation de la résine étant réalisée sur au moins une partie de la longueur dudit mandrin. Ce moule est notamment caractérisé en ce qu'il est composé de plusieurs gorges sensiblement parallèles, ayant des sections respectives correspondant à celles des différentes barres profilées à obtenir simultanément. Le moule profilé pourra être constitué d'une seule pièce. Le moule profilé pourra comporter au moins une gorge plus haute que Large. Le moule profilé pourra être adapté au dégagement desdites barres profilées. Le moule pourra comporter des bords adaptés pour que deux spires adjacentes entourées hélicoidalement, soient agrafables l'une à l'autre. Les bords du moule pourront être adaptés pour que deux spires adjacentes d'au moins un moule entouré hélicoidalement délimitent entre elles un espace confiné pouvant être rempli par un matériau élastique adhérant auxdits bords. Le moule pourra être composé de deux pièces superposées, la pièce supérieure comportant les gorges, la pièce inférieure étant adaptée à servir de support à la pièce supérieure, les deux pièces étant séparables l'une de l'autre. Le moule garni des barres profilées pourra être utilisé dans la fabrication de corps comportant des armatures de renforcement. Les corps comportant des armatures de renforcement selon la presente invention pourront être des corps de révolution. L'invention est illustrée par les figures annexées parmi lesquelles - la figure 1 illustre schématiquement le procédé selon l'invention sans recyclage du moule profile et avec éventuellement la pose d'un élément formant couvercle, - La figure 2 illustre schématiquement le procédé selon l'invention avec recyclage du moule profilé, - la figure 3 est une vue de détail, en section droite, d'un moule profilé multigorges selon l'invention, - la figure 4 est une vue, en section droite, d'un moule profilé autoagrafable muni d'un élément formant couvercle, - la figure 5 montre une section d'un moule profilé recouvert d'un couvercle embo~table, - la figure 6 est une vue en section d'un moule profilé multigorges renforcé, - la figure 7 représente en section un mode de réalisation de moule profilé à évidements latéraux, - la figure 8 est une vue en section d'un moule profilé double, et - la figure 9 montre en section un moule profilé garni d'une feuille ayant subi un traitement d'adhérence. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne un moule profilé évidé qui est bobiné sur un tambour ou mandrin 3. Dans le mode de réalisation préféré, la plus grande face du moule repose sur le mandrin, mais on peut facilement concevoir que ce soit les sommets des cloisonnements qui s'appuient contre le mandrin. L'arbre 3a du tambour 3 est relié à des moyens d'entrainement en rotation de ce tambour, qui comportent par exemple une channe 4 engrenant sur un pignon denté 5 calé sur L'arbre 3a. L'arbre 3a repose sur le palier 6 par l'intermédiaire de roulements, ce palier étant solidaire d'un châssis 7. Avant d'être bobiné sur le mandrin 3, le moule profilé passe entre les galets de guidage 8 et de tension 9. L'élément 1 présente plusieurs gorges longitudinales 17 (Fig. 3) qui, au fur et à mesure de l'enroulement sur le tambour 3 sont remplies de filaments 11 à haute résistance, ou rovings, préalablement imprégnés d'une matière plastique stabilisable capable ou non d'adhérer aux parois internes des gorges selon leur position dans le moule et selon le but recherché, et capable d'adhérer auxdits filaments, ce mélange de filaments et de matière stabilisable formant les noyaux 16 du profilé qui deviendront, après extraction, les barres cintrées armées. Les sections des barres sont au plus égales à celles des gorges du moule, en effet il est possible, selon la présente invention, de remplir partiellement, au moins, L'une des gorges du moule. Le moule profilé 1 ainsi garni passe ensuite dans un four où il est soumis à un traitement thermique capable de stabiliser la matière plastique armée qu'il renferme. Le four 14 est alimenté en énergie par tout moyen approprié, tel que par exemple, Le câble 14a, si l'on utilise des moyens de chauffage électriques. Sur la figure 1, la référence 2 désigne une bobine de stockage du moule profilé, qui, passant entre les galets de guidage 8 et de tension 9, va être rempli desdits filaments. Avant l'entrée dans le four 14, le moule peut être éventuellement recouvert d'un élément 15, 15a formant couvercle. Cet élément pourra être constitué d'un ruban 15 en matière plastique (Fig. 4), ou bien comme présenté sur les figures 1 et 5, d'un élément profilé 15a dont la section est adaptée à permettre son emboîtement sur le moule 1 avant le traitement thermique dans le four 14. Un galet 23 presse l'élément 15a sur le moule profilé 1 pour assurer cet emboitement. Une légère traction sur l'élément 15a peut également assurer cet emboitement par effet cabestan. Comme présenté sur la figure 4, on pourra donner au moule 1 une section permettant l'autoagrafage de ce corps, par exemple pour former des tubes par enroulement hélicoidal du profilé avec agrafage des spires adjacentes. On peut également, comme illustré par la. figure 2, extraire du moule profilé 1 les barres incurvées profilées 16 qui sont formées par moulage. On réalise par exemple cette extraction en un point situé à la sortie du mandrin, en courbant le moule 1 grâce aux galets 13 et 13a, vers l'axe du mandrin et en le faisant passer dans le mandrin puis dans l'arbre 3a vers la gauche de la figure et qui auront été tous deux alésés. Il est également possible de sortir directement le moule gorge entre des groupes de barres formées par exemple, dans l'espace A représenté à la figure 2. Les barres incurvées armées 16 extraites du moule 1 sont dirigées vers un lieu de stockage ou d'utilisation, quand au moule 1 qui passe sur le galet 12 à sa sortie de l'arbre d'entrainement 3a, il peut être soit stocké, soit réutilisé en continu, après passage dans un dispositif 10 de nettoyage du moule 1 par un moyen convenable. Dans le cas décrit plus loin, où les barres adhèrent à un couvercle, on pourra dégager le moule des barres liées entre elles par le couvercle et conduire cet ensemble vers un lieu de stockage ou d'utilisation alors que le moule est recyclé. A titre d'exemple non limitatif, on a réalisé un moule creux ayant trois gorges 17 formant trois moules identiques de section rectangulaire 5 mm X 7 mm et une épaisseur des parois externes et des cloisons internes de 1 mm. Ce moule étant fabriqué en polyamide 11 (généralement désigné par la marque de fabrique Rilsan) par un procédé d'extrusion classique On a garni cette gorge d'un mélange de 70 parties en poids de mèches continues de fibres de verre unidirectionnelles non tordues et de 30 parties en poids d'un mélange de résine époxyde du type diglycidyléther de bisphénol A (100 parties) et de 4,4 diaminodiphényl méthane (27 parties en poids). Une fois le garnissage exécuté, une contre-forme adaptée, comme décrite dans le brevet français FR-2.312.356, peut être utilisée pour assurer la bonne répartition du garnissage dans le moule. Après passage dans le four 14, le produit fini quitte le mandrin 3 et la spirale obtenue peut être utilisée pour réaliser une conduite légère résistante. Pour certaines applications, notamment la fabrication de tubes ayant une grande flexibilité, on pourra, sans effectuer de démoulage, empêcher L'adhérence entre certains noyaux 16 en matière plastique armée et Leur paroi de gorge 17, de manière que ces noyaux puissent avoir un déplacement longitudinal relatif par rapport au moule profilé 1, au lieu de former avec lui un ensemble monobloc de moindre flexibilité. On pourra, à cet effet, garnir certaines parois des gorges, ou certaines gorges, d'un produit anti-adhérent, tel qu'un agent de démoulage d'un type courant dans l'industrie des matières plastiques, avant de garnir ces gorges de filaments et de matières plastiques stabilisables. Comme illustré à la figure 9, on pourra aussi garnir le moule 1 d'une ou plusieurs feuille(s) 22 qui n'adhère(nt) pas au moule, mais adhére(nt) au noyau et qui épouse(nt) les formes intérieures du moule. De la même façon, on pourra utiliser de tels produits anti-adhérents lorsque l'on cherchera à séparer le moule des barres cintrées produites. Inversement, pour les barres que l'on voulait rendre solidaire du moule, on pourra utiliser une colle adaptée, par exemple la colle époxyde SCOTCH-WELD 2216 B/A qui est une marque déposée par la Société Minnesota Mining et Manufacturing Co, dans les proportions conseillées par Le fabricant, ou créer sur les parois des gorges des formes adaptées à permettre un ancrage mécanique et à empêcher tout mouvement relatif des noyaux ou barres cintrés considérés. Dans certains cas d'utilisation des barres cintrées profilées, on pourra avoir recours à un dosage des moyens d'adhérence, de telle manière qu'a partir d'un seuil de contrainte choisi, les noyaux n'adhèrent plus au moule et/ou au couvercle. Dans certains cas, on pourra ajouter au moule un couvercle, éventuellement emboitable. Ce couvercle pourra, selon son utilisation finale, adhérer à la face supérieure de certaines ou de toutes les barres et/ou encore adhérer au sommet de certaines cloisons intérieures ou extérieures du moule. Toujours, dans le cas où l'on souhaiterait que les barres cintrées soient employées avec le moule profilé ayant servi à leur fabrication, celui-ci peut paraître surdimensionné pour l'application visée. La figure 6 montre un exemple de résolution de ce problème, en proposant que le moule soit constitué d'une pièce supérieure 19 dimensionnée en vue de l'application finale et d'une pièce inférieure 18 servant de renfort lors de la fabrication des noyaux contenus dans la pièce supérieure 19, le tout faisant office de nouveau moule. Une fois les barres cintrées réalisées, alors que l'on ne craint plus de déformation du moule, le renfort 18 peut être séparé de la pièce supérieure. Si le moule profilé contenant les barres cintrées profilées est utilisé tel quel ou éventuellement sans son support comme dans la description illustrée par la figure 6, il est intéressant que cet ensemble unitaire puisse avoir extérieurement des formes compatibles avec sa future utilisation. La figure 7 présente un exemple de moule profilé comportant des évidements latéraux 20 qui pourraient, lors de la constitution d'une nappe avec ces moules profilés juxtaposés dans la fabrication de tubes armés, définir avec une spire adjacente un espace confiné que l'on remplirait de matériau déformable permettant d'assurer l'étanchéité. De tels profilés sont décrits dans le brevet français FR-2.229.913. Il a été suggéré, notamment dans la description de la figure 2, de procéder à un démoulage soit directement sur la machine de production des barres cintrées, soit ultérieurement. Cependant, bien que l'ajout d'additifs de démoulage facilite l'opération de démoulage, les efforts produits sur le moule pour réaliser cette opération peuvent induire dans certains cas, tels par exemple le démoulage d'un très grand nombre de barres cintrées, ou de barres cintrées de formes moins démoulables, des déformations permanentes du moule qui après plusieurs recyclages conduiraient à son rejet. IL n'est pas possible d'augmenter les épaisseurs des parois extérieures et des cloisons intérieures du moule pour obvier à cet inconvénient, car l'augmentation de l'épaisseur des parois conduit, pour une déformation interne donnée, à une augmentation de La déformation externe, donc à un dépassement plus rapide de la limite élastique du matériau constituant la gorge-moule. Pour conserver les avantages de la réalisation simultanée de plusieurs barres cintrées, il a été imaginé de limiter le nombre de barres cintrées profilées démoulables en une seule opération. La figure 8 propose un moule comportant deux parties adjacentes 21 rassemblées par un moyen adapté aux moments de la fabrication des barres profilées et séparées par la suite éventuellement au moment du démoulage et qui permettrait de réduire les déformations permanentes réduisant le nombre de recyclage du moule. Suivant que l'on voudra conserver ou non les barres profilées dans le moule lors de L'utilisation finale, les sections des gorges qui pourront être variées, seront soit adaptées à faciliter Le démoulage en utilisant par exemple une légère dépouille, soit au contraire à L'empêcher en ayant recours par exemple aux aspérités de forme. REVENDICATIONS 1. - Procédé de fabrication en continu de barres incurvées profilées à section constante ou non constante en matière stabilisable armée produites à L'intérieur d'un moule profilé (1) que l'on enroule autour d'un mandrin (3) et dans lequel on dispose des éléments de renforcement (11) imprégnés de résine stabilisable, puis on procède à la stabilisation de ladite résine sur au moins une partie de la longueur dudit mandrin, caractérisé en ce que ledit moule (1) comporte plusieurs gorges (17) dans lesquelles on dispose lesdits éléments de renforcement (11) imprégnés de résine stabilisable, produisant ainsi plusieurs barres incurvées (16) à section profilée en matière stabilisable armée simultanément sur le même mandrin. 2. - Procédé selon La revendication 1, caractérisé en ce que l'on produit lesdites barres (16) dans un moule (1) réalisé en une seule pièce. 3. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dégage lesdites barres (16) dudit moule (1) profilé après leur stabilisation. 4. - Procede selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on recycle en continu ledit moule profilé (1) ainsi dégagé. 5. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière stabilisable composant les barres (16) est formulée pour adhérer à la paroi interne d'au moins une gorge (17) dudit moule (1). 6. - Procédé selon l'une des revendications 1 et 5, caracterise en ce que ladite matière stabilisable est formulée pour ne pas adhérer à certaines des parois internes des gorges (17) dudit moule (1). 7. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un moule profilé dont la paroi externe est réalisée en matériaux résistants à l'abrasion. 8. - Procédé selon la revendication 1 utilisant un moule constitué de deux pièces superposées (18, 19), caractérisé en ce que l'on sépare l'une de l'autre lesdites deux pièces après avoir réalisé la stabilisation au moins partielle de la résine desdites barres incurvées (16). 9. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'après avoir garni lesdites gorges (17) dudit moule profilé (1), on recouvre celui-ci d'au moins un élément formant couvercle (15 ou 15a), préalablement à la stabilisation et en ce que l'on sépare du mandrin sous forme d'ensemble unitaire l'ensemble du profilé (1), son garnissage (16) et ledit élément formant couvercle (15 ou 15a). 10. - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit élément formant couvercle (15a) a une section adaptée à permettre son emboîtement sur ledit moule profilé (1). 11. - Moule profilé pour fabriquer en continu des barres incurvées (16) à section profilée en matière stabilisée armée produites à l'intérieur de ce moule (1) dans lequel on dispose des éléments de renforcement (11) imprégnés de résine stabilisable, ledit moule étant enroulé autour d'un mandrin (3) et la stabilisation de ladite résine étant réalisée sur au moins une partie de la longueur dudit mandrin, caractérisé en ce que ledit moule profilé est composé de plusieurs gorges (17) sensiblement parallèles, ayant des sections respectives correspondant à celles des différentes barres profilées à obtenir simultanément. 12. - Moule profilé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une seule pièce. 13. - Moule profilé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une gorge (17) plus haute que large. 14. - Moule profilé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il est adapté au dégagement desdites barres profilées (16). 15. - Moule selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moule profilé (1) comporte des bords adaptés (18) pour que deux spires adjacentes dudit moule enroulées hélicoidalement, soient agrafables l'une à L'autre. 16. - Moule selon la revendication 11, caractérisé en ce que les bords (20) dudit moule (1) sont adaptés pour que deux spires adjacentes d'au moins un moule enroulé hélicoidalement délimitent entre elles un espace confiné pouvant être rempli par un matériau élastique adhérent auxdits cotés. 17.#- Moule selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moule est composé de deux pièces superposées, ladite pièce supérieure (19) comportant lesdites gorges (17), en ce que ladite pièce inférieure (18) est adaptée à servir de support à ladite pièce supérieure, et en ce que lesdites deux pièces soient séparables l'une de l'autre. 18. - Utilisation du moule profilé selon l'une des revendications 11, 12, 13, 15, 16 et 17, ledit moule (1) étant garni desdites barres profilées (16), dans la fabrication de corps comportant des armatures de renforcement. 19. - Utilisation du moule selon la revendication 18, caractérisé en ce que lesdits corps comportant des armatures de renforcement sont des corps de révolution.