Brevet FR2791335A1 — publié le 20000929

Procédé de conditionnement et de manipulation d'une feuille de composite thermodurcissable, système d'enroulement pour une telle feuille et installation pour l'enroulement d'une telle feuille sur de tels systèmes. La présente invention se rapporte à un procédé de conditionnement et de manipulation d'une feuille de composite thermodurcissable, à un système d'enroulement pour une telle feuille et à une installation pour l'enroulement d'une telle feuille sur de tels systèmes. L'invention concerne plus particulièrement le conditionnement de composite en feuille communément appelé SMC (Sheet Moulding Compound), constitué par un mât préimprégné qui constitue un demi- produit mis en forme finale par moulage par compression. Les feuilles de SMC sont produites en continu sur une machine conventionnelle entre deux films plastique, par exemple de polyéthylène ou polyamide, la feuille étant conditionnée, soit par enroulement sous la forme de rouleaux sur des mandrins, soit par pliage en accordéon dans des caisses, et étant ensuite stockée avant son utilisation finale par moulage par compression, souvent à un emplacement différent de l'emplacement de production de la feuille, ce qui implique également un transport de la feuille ainsi conditionnée. Les figures 1 à 4 illustrent le conditionnement classique en rouleaux, par enroulement sur des mandrins d'un diamètre de 250 mm. Selon la figure 1, la feuille de SMC 4 sortant de la machine non représentée de production de feuille arrive à un dispositif d'enroulement comprenant deux mandrins d'enroulement 2 dont l'entraînement en rotation s'effectue par un moteur 3a. Ce dispositif d'enroulement comprend un inverseur 1 qui, entraîné par un moto- réducteur 3b, permnnet d'amener sélectivement l'un ou l'autre des deux mandrins 2 en position d'enroulement, le but de ce système à inversion étant de ne pas avoir à anrrêter la machine de production de feuille à la fin de l'enroulement d'un rouleau. Ainsi, lorsque le premier rouleau 2 en cours d'enroulement a atteint son poids normal, la feuille 4 est coupée et l'inverseur 1, mis en action par le moto-réducteur 3b, amène le deuxième mandrin (vide) en position d'enroulement. La feuille 4 est alors engagée et enroulée sur ce deuxième mandrin (voir figure 2) alors que le rouleau plein est enlevé avec son mandrin et stocké sur un cadre métallique prévu à cet effet (voir figure 3). Un mandrin vide est ensuite installé sur l'inverseur, à la place du mandrin plein stocké sur le cadre métallique. Ces opérations se succèdent, en passant d'un rouleau à l'autre, sans arrêt de production de la machine. Le chassis métallique (figure 3) qui reçoit les rouleaux 2, est conçu de façon à pouvoir recevoir deux à quatre rouleaux de feuille, généralement quatre rouleaux. Le poids total de feuille de SMC stockée sur le chassis métallique est de l'ordre de 800 kg à 1600 kg avec deux ou quatre rouleaux. En effet, suivant ce mode de conditionnement, le poids de feuille de SMC par rouleau, pour une largeur de la feuille de SMC de 1,5 mètre, est au maximum de l'ordre de 600 kg. Or, le poids de feuille de SMC par rouleau est une caractéristique importante aussi bien pour le fabricant de feuille de SMC que pour l'utilisateur final, c'est-à-dire le mouleur. Pour le fabricant de feuille de SMC, le nombre de manipulations pour une quantité donnée de feuille de SMC est directement proportionnel au poids du rouleau unitaire. Chez le transformateur de feuille de SMC (le mouleur), on retrouve directement cette proportionnalité. Des essais démontrent qu'une augmentation du poids de feuille de SMC sur le même mandrin d'enroulement, conduit à une déformation du rouleau de feuille de SMC, ce qui pénalise fortement la qualité des produits finis. L'exemple suivant donné avec référence aux figures 4A et 4B explique ce problème. Une feuille de SMC est fabriquée classiquement sur une machine SMC dans les conditions suivantes: - vitesse de la machine SMC: 10 m/min - masse surfacique (poids au m2) de la feuille de SMC: 3,5 kg/m2 - largeur de la feuille de SMC: 1,5 mètre La quantité de feuille de SMC produite par minute est de 3,5 x 1,5 x 10 = 52,5 kg/min. Dans ces conditions, en enroulant la feuille produite par la machine fonctionnant sans interruption pendant 10 minutes sur un mandrin usuel d'un diamètre de 250 mm, la quantité de feuille de SMC stockée sur ce mandrin est de 525 kg (rouleau n l, figure 4A). Si, en faisant fonctionner la machine avec les mêmes paramètres, on enroule sur le même mandrin la feuille produite par la machine pendant un fonctionnement sans interruption de 13 minutes, la quantité de feuille de SMC ainsi stockée sur le mandrin est de 628,5 kg (rouleau n 2, figure 4B). Après avoir stocké les deux rouleaux n s 1 et 2 dans une salle climatisée à 20 C, on examine l'aspect extérieur des rouleaux après 48 heures. On constate alors que le rouleau n 1 a conservé sa forme cylindrique (figure 4A), alors que le rouleau n 2 est follement déformé (figure 4B). La déformation du rouleau n 2 est un signe d'hétérogénéité de la masse surfacique (poids au m2) qui conduit inévitablement à des rebuts lors du moulage ultérieur de la feuille de SMC. On peut conclure que cela explique le poids maximal de 600 kg des rouleaux de feuille de SMC disponibles sur le marché. Or, le procédé décrit de conditionnement de feuille de SMC par enroulement, sur des mandrins d'un diamètre de 250 mm, en rouleaux d'un poids maximal de 600 kg, selon les figures 1 à 3, présente de multiples inconvénients. Ainsi, la réalisation de chaque rouleau implique une opération d'enroulement sur un mandrin, sur le dispositif à inversion selon les figures 1 et 2, et une opération de rangement du rouleau ainsi produit sur un chassis métallique, selon la figure 3. Ces opérations doivent être répétées pour chaque rouleau. De plus, une augmentation éventuelle du poids du rouleau au- delà de 600 kg entraînerait un accroissement excessif de la place et du volume du dispositif d'enroulement à inversion (figures 1 et 2) à la sortie de la machine. Par ailleurs, une augmentation du poids des rouleaux entraînerait une augmentation de la puissance du moteur d'inversion du dispositif d'enroulement. La figure 5 montre le mode connu d'emballage ou de conditionnement de la feuille de SMC 4 dans une caisse, selon un pliage en accordéon ou zigzag. Il est possible de conditionner ainsi jusqu'à 1500 kg de SMC. Toutefois, la qualité du produit n'est pas assurée par suite de l'effet d'essorage qui se produit au niveau des plis de la feuille de SMC 4. Cet essorage s'amplifie sous l'effet de la masse de matière contenue dans la caisse. Par ailleurs, les risques de fluage de la pate dans les couches inférieures de la feuille de SMC dans la caisse augmentent avec le poids de matière emballée, qui pèse sur ces couches. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des procédés connus de conditionnement de feuille de composite thermodurcissable, notamment du type SMC. En particulier, l'invention vise un procédé de conditionnement permettant d'enrouler une telle feuille sous la forme de rouleaux comportant un poids plus élevé de composite que les rouleaux usuels, sans risque de déformation des rouleaux. L'invention vise par ailleurs un procédé de conditionnement de feuille de composite thermodurcissable impliquant moins de manipulations que les procédés usuels entre la production et l'utilisation finale de la feuille. L'invention vise également un système d'enroulement d'une feuille de composite thermodurcissable, permettant un conditionnement sous forme de rouleaux de poids important, sans risque de déformation des rouleaux. Enfin, l'invention vise une installation simple, d'encombrement réduit, permettant de produire des rouleaux de feuille de composite thermodurcissable de poids important, moyennant des puissances d'entraînement réduites. Suivant le procédé conforme à l'invention de conditionnement d'une feuille de composite thermodurcissable et de manipulation de cette feuille jusqu'à sa mise en forme finale par moulage, on enroule la feuille à l'état pâteux, à la sortie de la machine de production de la feuille, sous la forme d'un rouleau sur un mandrin d'enroulement installé sur un châssis transportable permettant un déroulement ultérieur de la feuille. On stocke et on transporte ledit rouleau sur son châssis jusqu'à l'emplacement d'utilisation finale et on déroule ici la feuille du rouleau toujours installé sur son châssis. On peut ainsi enrouler la feuille de composite sur un mandrin ayant un diamètre d'au moins 400 mm, de préférence un diamètre compris entre 100 et 600 mm, sous la forme d'un rouleau pouvant avoir un poids d'au moins 1000 kg, sans déformation du rouleau. Le système d'enroulement pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend, en combinaison, un mandrin d'enroulement d'un diamètre d'au moins 400 mm, de préférence d'un diamètre compris entre 400 et 600 mm, et un châssis transportable, le mandrin d'enroulement comportant des flasques latéraux reposant par lesdits flasques sur des galets de roulement installés sur le châssis, de manière que la feuille de composite puisse être enroulée et stockée en rouleau sur le mandrin installé sur son chassis et être déroulée du mandrin toujours installé sur son châssis. L'installation pour l'enroulement d'une feuille de composite thermodurcissable sur de tels systèmes d'enroulement comprend, à la sortie de la machine de fabrication de la feuille de composite thermodurcissable, en position stationnaire, un dispositif d'alimentation pour amener la feuille produite par la machine depuis le haut à un système d'enroulement se trouvant en position d'enroulement sous le dispositif d'alimentation, un dispositif de coupe de ladite feuille et un dispositif d'entraînement en rotation du mandrin, coopérant avec l'un au moins des flasques du système se trouvant en position d'enroulement. De préférence, l'installation comprend, en outre, à la sortie de la machine de production de feuille de composite, de préférence entre cette sortie et ladite position d'enroulement, une position d'attente pour un système d'enroulement vide, et un dispositif de transfert pour dégager de la position d'enroulement le système d'enroulement se trouvant à cette position lorsque le mandrin de ce dernier est plein, et amener de la position d'attente à la position d'enroulement le système d'enroulement dont le mandrin est vide. En se référant aux figures 6 et 7 des dessins annexés, on va décrire ci-après plus en détail un mode de réalisation illustratif et non limitatif de l'invention. Selon la figure 6, deux systèmes d'enroulement 2a, 2b sont posés au sol l'un derrière l'autre à la sortie d'une machine 12 classique de production en continue d'une feuille de SMC 4, le système 2b se trouvant en position d'attente entre la sortie de la machine 12 et le système 2a qui se trouve en position d'enroulement. Chaque système d'enroulement 2 comprend un châssis 5 reposant sur le sol, de préférence par des patins 16, et portant des galets de support 10. Sur chaque chassis 5 est installé un mandrin d'enroulement 6 portant deux flasques extérieurs 9 qui reposent sur les galets 10, de manière que les axes des mandrins soient horizontaux. Au-dessus de la position d'enroulement occupée par le système d'enroulement 2a, est installé un dispositif d'alimentation 8 qui amène la feuille de SMC 4 sortant de la machine 12, par-dessus la position d'attente occupée par le système 2b, depuis le haut sur le mandrin 6 du système 2a se trouvant en position d'enroulement. Le dispositif d'alimentation 8 est équipé d'un dispositif de coupe 15 pour la feuille 4, ainsi que d'un dispositif 1 1 à moto-réducteur pour l'entraînement en rotation du mandrin 6 du système d'enroulement se trouvant en position d'enroulement, par action sur au moins l'un des flasques 9 dudit mandrin 6. Il est à noter que le dispositif d'alimentation 8 avec le dispositif de coupe 15 et le dispositif d'entraînement 11, est installé en position stationnaire derrière la machine 12. Pour dégager le système 2a de la position d'enroulement lorsque le rouleau de feuille sur son mandrin 6 a atteint le poids nominal, et amener le système d'enroulement 2b de la position d'attente à la position d'enroulement, à la place du système d'enroulement 2a dégagé de cette position, il est prévu un système de transfert 14 constitué par un vérin de poussée qui agit directement sur le chassis 5 du système d'enroulement 2b se trouvant en position d'attente et, indirectement, sur le chassis 5 du système d'enroulement 2a se trouvant en position d'enroulement. Il est à noter que le dispositif 11 qui assure l'entraînement en rotation du mandrin 6 du système 2a se trouvant en position d'enroulement, en agissant sur l'un au moins des flasques de ce mandrin, peut être avantageusement asservi au dispositif d'accumulation ou de compensation de longueur 13 dit "pantin" prévu de façon connue en soi sur la machine 12, lequel dispositif accumule la longueur de feuille de SMC 4 produite pendant le changement des systèmes d'enroulement 2a, 2b. Les mandrins 6 des systèmes d'enroulement 2a, 2b qui ont une largeur correspondant à la largeur de production de la feuille 4, par exemple une largeur de 1,50 m, présentent un diamètre supérieur à 250 mm, qui est le diamètre des mandrins d'enroulement usuels pour feuilles de SMC. De préférence, le diamètre des mandrins d'enroulement 6 est d'au moins 400 mm, et notamment compris entre 400 et 600 mm. Il s'est avéré, contre toute attente, qu'avec un tel diamètre des mandrins d'enroulement, et avec une largeur de la feuille 4 de 1,5 m, il était possible de produire des rouleaux de feuille de SMC de plus de 1000 kg, sans déformation du rouleau de feuille de SMC. Pour expliquer ce résultat surprenant, on va se référer à la figure 7 qui montre l'évolution dans le temps de la viscosité d'une pâte de SMC. On reconnaît sur cette figure que la viscosité d'une pâte de SMC avec agent épaississant augmente d'une manière plus ou moins linéaire de 38400 cP (mPa.s) au bout de 1 minute à environ 250 000 cP au bout de 30 minutes. On va comparer ci-après la conséquence de cette évolution de la viscosité de la pâte de SMC pour le procédé connu d'enroulement de feuille de SMC sur un mandrin d'enroulement de 250 mm, d'une part, et pour le procédé conforme à l'invention en cas d'enroulement sur un mandrin de diamètre de 550 mm, en admettant dans les deux cas une vitesse de production de la machine de 10 m/min, une largeur de la feuille de SMC de 1,5 m, et une masse surfacique (poids par m2) de la feuille de SMC de 3,5 kg/m2, ce qui correspond à une quantité de feuille de SMC produite par minute de 52,5 kg/min. En enroulant cette feuille, suivant le procédé usuel, sur un mandrin d'enroulement de 250 mm de diamètre, on produit un rouleau de feuille de SMC d'un poids de 525 kg en 10 minutes. L'épaisseur de SMC autour du mandrin est alors d'environ 170 mm. En enroulant la feuille de SMC, suivant le procédé conforme à l'invention, sur un mandrin d'un diamètre de 550 mm, on réalise un rouleau de 1365 kg en 26 minutes. L'épaisseur de SMC autour du mandrin est alors de 170 mm. Suivant le procédé connu, l'enroulement de la feuille de SMC sur le mandrin (en l'espace de 10 min) se déroule pendant que la viscosité du produit reste faible (inférieure ou égale à 76 800 cP). Au cours du stockage subséquent, le produit composite subit un écrasement dans la partie supérieure du rouleau, par les effets conjugués de la pression des couches extérieures et de la gravité, et un étirement dans la partie inférieure, sous l'effet de la gravité. C'est précisément pour éviter une déformation telle qu'elle est illustrée sur la figure 4B, que la limite de poids sans déformation des rouleaux réalisés suivant le procédé connu est d'environ 600 kg. Au contraire, suivant le procédé conforme à l'invention, du fait de l'enroulement de la feuille de SMC sur un mandrin d'un diamètre de 550 mm, la réalisation d'un rouleau de 1365 kg, avec une épaisseur de SMC autour du mandrin de 190 mm, prend 26 minutes. Compte tenu de cette durée d'enroulement, la viscosité du composite dans les couches intérieures augmente jusqu'à plus de 225 000 cps pendant la phase d'enroulement. Pendant le stockage subséquent, le composite, au moins dans les couches intérieures, se trouve aussi déjà sous une forme stabilisée, donc moins sensible à la gravité. De plus, l'augmentation du diamètre du mandrin à 550 mm permet de ne pas augmenter la pression des couches supérieures de la feuille de SMC. La production de rouleaux des feuilles de SMC de plus de 1000 kg, rendue possible par l'enroulement de la feuille de SMC sur des mandrins d'enroulement d'un diamètre de plus de 400 mm installés sur des châssis individuels transportables, présente par ailleurs l'avantage que les opérations d'enroulement et de stockage sont confondues, que les manipulations intermédiaires sont supprimées et que l'installation d'enroulement est d'un encombrement réduit et n'implique que des puissances d'entraînement réduites. A titre d'exemple, si on voulait produire des rouleaux de 1600 kg avec une installation d'enroulement conventionnelle à inversion selon les figures 1 et 2, avec une largeur de SMC de 1,5 m, cette installation impliquerait une surface occupée au sol de 9,1 m2 (3,5 x 2,6), une puissance du moteur d'inversion de 1,5 kW et un poids du dispositif d'inversion de 150 kg, tandis que l'installation conforme à l'invention qui ne comporte pas de dispositif d'inversion occupe une surface au sol de 3,75 m2 (2,5 x 1,5) seulement. O10 REVENDICATIONS 1. Procédé de conditionnement d'une feuille de composite thermodurcissable et de manipulation de cette feuille jusqu'à sa mise en forme finale par moulage, caractérisé par le fait qu'on enroule la feuille à l'état pâteux à la sortie de la machine de production sous la forme d'un rouleau sur un mandrin d'enroulement installé sur un châssis transportable permettant un déroulement ultérieur de la feuille, qu'on stocke et transporte ledit rouleau sur son châssis jusqu'à l'emplacement d'utilisation finale et qu'on déroule ici la feuille du rouleau toujours installé sur son châssis. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on enroule la feuille sur un mandrin ayant un diamètre d'au moins 400 mm, de préférence un diamètre compris entre 400 et 600 mm. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on enroule la feuille sous la forme d'un rouleau d'un poids d'au moins 1000 kg. 4. Système d'enroulement pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le système (2) comprend en combinaison, un mandrin d'enroulement (6) d'un diamètre d'au moins 400 mm, comportant des flasques extérieurs (9), et un châssis transportable (5) comportant des galets de support (10) sur lesquels ledit mandrin repose par ses flasques. 5. Installation pour l'enroulement d'une feuille de composite thermodurcissable sur des systèmes d'enroulement suivant la revendication 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend, à la suite de la sortie de la machine (12) de production de feuille de composite (4), en position stationnaire, un dispositif (8) d'alimentation pour amener la feuille de composite (4) produite par la machine depuis le haut à un système d'enroulement (2a) se trouvant en position d'enroulement sous ce dispositif d'alimentation, un dispositif (15) de coupe de la feuille de composite (4) et un dispositif (11) d'entraînement en rotation du mandrin (6) coopérant avec l'un au moins des flasques (9) du mandrin (6) du système (2a) se trouvant en position d'enroulement. 6. Installation suivant la revendication 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en outre, à la sortie de la machine de feuille de composite (12), une position d'attente pour un système d'enroulement (2b) dont le mandrin d'enroulement (6) est vide, et un dispositif de transfert (14) pour dégager de la position d'enroulement le système d'enroulement (2a) se trouvant à cette position, lorsque le mandrin (6) de ce système est plein, et pour amener en position d'enroulement, à la place dudit système, le système d'enroulement (2b) se trouvant en position d'attente, dont le mandrin d'enroulement (6) est vide. 7. Installation suivant la revendication 6, caractérisée par le fait que ladite position d'attente est située entre ladite position d'enroulement et la sortie de la machine de production de feuille de composite (12) et que ledit moyen de transfert est constitué par un moyen de poussée (14) agissant directement sur le châssis (5) du système d'enroulement (2b) se trouvant en position d'attente et indirectement sur le châssis du système d'enroulement se trouvant en position d'enroulement. 8. Installation suivant la revendication 7, caractérisée par le fait que ledit moyen de poussée comprend un vérin (14).