Brevet FR2685662A1 — publié le 19930702

"Procédé et machine pour fabriquer des tubes à partir de pièces préimprégnées de fibres-résine" La présente invention concerne un procédé et une machine pour fabriquer des tubes à partir de pièces préimprégnées de fibres-résine. Il est déjà connu de fabriquer des tubes de fibres et de résine. Pour cette fabrication de tubes on enroule des fils sur un mandrin et on les imprègne de résine. Les différentes nappes de fils peuvent avoir des orientations différentes, par exemple croisées, avec des angles déterminés. Toutefois, ces procédés connus ne permettent pas de réaliser des tubes dont au moins certaines des fibres sont des génératrices (parallèles à l'axe du tube). De plus, on est limité par l'angle et il n'est pas possible de se rapprocher trop de la direction parallèle à l'axe du tube. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer un procédé et une machine pour la fabrication de tubes formés de fibres imprégnées de résine, permettant de réaliser simplement des tubes avec des nappes de fils orientées de manière quelconque y compris la direction parallèle à l'axe du tube. A cet effet, l'invention concerne un procédé pour fabriquer des tubes en fibres et en résine, procédé caractérisé en ce que - on découpe des nappes préimprégnées constituées de fibres alignées et de résine, suivant les dimensions du tube à réaliser, on place ces nappes autour d'un mandrin en leur donnant l'orientation voulue pour les fibres, on répète cette opération de découpe de nappe et de mise en place de nappe pour autant de nappes et suivant les orientations qu'il faut pour réaliser le tube, - on fait polymériser les nappes sur le mandrin mis en pression, - on extrait le mandrin du tube. L'invention concerne également une machine pour fabriquer des tubes, mettant en oeuvre ce procédé, cette machine étant caractérisée en ce qu'elle comprend - un mandrin rotatif de section extensible correspon dant à la section intérieure du tube à réaliser, susceptible d'etre mis en pression pendant la poly mérisation des nappes et d'être rétracté pour être extrait du tube. - un cylindre d'entrée et un cylindre de sortie, rota tifs, formant une zone d'entrée/sortie, ces cylin dres étant parallèles à l'axe du mandrin, - une nappe enveloppant le mandrin sur la partie de sa périphérie définie par les cylindres d'entrée et de sortie pour former une zone de cintrage et d'enrou lement, la nappe et le mandrin tournant à une vites se périphérique égale ou voisine, - la nappe recevant, en amont du mandrin, chaque pièce préimprégnée, alignée suivant l'orientation voulue, pour l'entraîner autour du mandrin et l'y fixer. Ainsi, le procédé et la machine selon l'invention permettent de réaliser des tubes préimprégnés de résine avec des nappes de fils ou de fibres ayant l'orientation voulue. A la limite, ces fibres peuvent même être parallèles à l'axe du tube puisqu'il suffit de découper une nappe ayant telle orientation et de l'enrouler autour du mandrin, sur les couches déjà mises en place. Grâce à ce procédé, il est possible d'utiliser des nappes préimprégnées, permettant ainsi toute orientation des fibres entre Oc et 900 par rapport à l'axe du tube. Ce procédé et cette machine permettent de réaliser des tubes d'épaisseur quelconque et comme la mise en place se fait simplement, sans intervention manuelle directe, il n'y a pas de contact manuel avec le préimprégné, ce qui est un élément particulièrement important pour la qualité du produit obtenu. Ce procédé et cette machine permettent de fabriquer des tubes de n'importe quel diantre, même des tubes de très faible diamètre avec des fibres de carbone qui sont pourtant très raides. Bien que le tube soit en général de forme cylindrique de section circulaire, d'autres variantes de tubes peuvent être envisagées avec des sections polygonales ou déformées comme des sections elliptiques par exemple. De façon avantageuse, sur la machine, la nappe est une nappe continue et le mandrin est un mandrin gonflable ce qui permet de l'extraire facilement lorsque le tube est réalisé. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une machine pour la mise en oeuvre du procede. - la figure 2 est une vue de côté schémati que de la machine, au début de la fabrication d'un tube. - la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 de la meme machine, à la fin de la fabrication d'un tube. Selon le procédé de l'invention et comme déjà indiqué ci-dessus, on utilise un mandrin de longueur et de section appropriées puis on découpe des pièces préimprégnées suivant les dimensions et avec l'orientation voulue des fibres. Ces pièces sont placées, suivant l'orientation voulue, autour du mandrin (enroulement). On forme ainsi une ou plusieurs couches de fibres préimprégnées dont les orientations respectives sont choisies. Lorsque toutes les couches sont en place, on procède à la polymérisation des pièces préimprégnées puis, après polymérisation, on extrait le mandrin pour l'enlever du tube. Selon un mode de réalisation avantageux le mandrin extensible est un mandrin gonflable pour être mis en pression dans l'ébauche de tube pour la polymé- risation. Après cette opération, pour son extraction du tube on dégonfle le mandrin. D'autres modes de réalisation de mandrins extensibles sont envisageables, par exemple un mandrin à déploiement mécanique pour la mise en pression ou rétraction pour son extraction du tube. La machine pour la mise en oeuvre de ce procédé est représentée aux figures 1, 2, 3. Selon la figure 1, la machine se compose d'un mandrin 1, rotatif, dont la section correspond à la section intérieure du tube à réaliser (non encore représenté). La machine est également munie d'un cylindre d'entrée 2 et d'un cylindre de sortie 3 qui forment entre eux une zone d'entrée/sortie 4 laissant une fente d'une certaine largeur pour permettre à une nappe 5 de passer par-dessus le cylindre d'entrée 2, d'entourer le mandrin 1 sur une partie adéquate de sa périphérie puis de passer sur le cylindre de sortie 3 et constituer le brin de sortie 5' qui peut être soit enroulé sur un rouleau 6, soit, comme cela est plus usuel, circuler en bande sans fin pour revenir sur le cylindre d'entrée 2. En amont du cylindre d'entrée 2, se trouve la zone d'entrée 7 dans laquelle on dispose la pièce à enrouler 8 sur le tapis 5 pour que celui-ci entraîne la pièce pour la mettre en contact avec le mandrin 1 et l'enrouler autour du mandrin, comme cela apparaît partiellement sous la référence 7'. Pour éviter que la pièce 8, poisseuse, puisque la colle n'a pas encore polymérisé, ne s'accroche pas, la nappe 5 comporte une surface anti-adhérente par exemple une surface siliconée. Ce revêtement a l'avantage non seulement d'être inerte vis-à-vis de la colle de la pièce préimprégnée 8, mais aussi de ne pas polluer la surface de la pièce 8 et de ne pas détériorer la liaison qui sera réalisée. La figure 2 montre une vue de côté du mandrin 1 et des cylindres d'entrée et de sortie 2, 3 avec la nappe 5, 5', la zone d'entrée 7 et la fente entrée/sortie 4. Bien que le mandrin 1 soit représenté sous la forme d'un cylindre de section circulaire, cette section pourrait être différente, par exemple ovale ou polygonale suivant la nature du tube à réaliser. Le mandrin extensible 1 est constitué par une enveloppe souple, gonflable, par exemple un tuyau armé pour permettre sa mise en pression pour la polymérisation puis son extraction facile du tube après la polymérisation de la résine. Par contre, les rouleaux 2, 3 sont rigides il s'agit par exemple de rouleaux en acier. Cette figure 2 montre également la zone d'entourage 9, formée par la nappe 5, 5', autour du mandrin 1, entre les cylindres d'entrée/sortie 2, 3. La figure 3 est analogue à la figure 2 mais après réalisation d'une certaine épaisseur de tube 10. Cette figure 3 montre également comment la pièce préimprégnée 8 suit la courbure du tapis 5 passant par-dessus le cylindre d'entrée 2. Les flèches indiquent les sens de rotation des cylindres et mandrins et le sens de circulation de la nappe 5, 5'. REVENDICATIONS 1") Procédé pour fabriquer des tubes à partir de pièces pré-imprégnées de fibres et de résine caractérisé en ce que - on découpe des nappes pré imprégnées constituées de fibres alignées et de résine, suivant les dimensions du tube à réaliser, on place ces nappes autour d'un mandrin en leur donnant l'orientation voulue pour les fibres, on répète cette opération de découpe de nappe et de mise en place de nappe pour autant de nappes et suivant les orientations qu'il faut pour réaliser le tube, - on fait polymériser les nappes sur le mandrin mis en pression, - on extrait le mandrin du tube. 2") Machine pour fabriquer des tubes à partir de pièces préimprégnées de fibres et de résine, machine caractérisée en ce qu'elle comprend - un mandrin rotatif (1), de section extensible cor respondant à la section intérieure du tube à réali ser, susceptible d'être mis en pression pendant la polymérisation des nappes et d'être rétracté pour être extrait du tube. - un cylindre d'entrée (2) et un cylindre de sortie (3), rotatifs, formant une zone d'entrée/sortie (4), ces cylindres étant parallèles à l'axe du mandrin (1), - une nappe (5) enveloppant le mandrin (1) sur la par tie de sa périphérie, partie définie par les cylin dres d'entrée et de sortie (2, 3) pour former une zone de cintrage et d'enroulement, la nappe (5) et le mandrin (1) tournant à une vitesse périphérique égale ou voisine, - la nappe (5) recevant, en amont du mandrin (1), cha que pièce préimprégnée (8), alignée suivant 1 'orien- tation voulue, pour l'entraîner autour du mandrin (1) et l'y fixer. 3 ) Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que le mandrin (1) est extensible entre une position déployée correspondant à la section intérieure du tube à réaliser et une position contractée permettant son extraction du tube une fois réalisé. 4") Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la nappe (5) est continue. 5 ) Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la nappe (5) présente une surface anti-adhérente vis-à-vis de la pièce préimprégnée (8).