FR3045451A1 - PROCESS FOR PRODUCING HOLLOW BODIES WITH COMPOSITE WALL - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de production de corps creux à paroi composite (62), comprenant les étapes suivantes : a) on fournit, un support (26) présentant une surface de révolution (28), et des fibres longitudinales et un matériau polymère ; b) on applique lesdites fibres longitudinales et ledit un matériau polymère autour de ladite surface de révolution (28) de manière à former une couche (40) ; c) on transforme ladite couche (40) en une paroi composite ; et, d) on libère ledit support (26) de ladite paroi composite pour obtenir un corps creux. A l'étape a), on fournit en outre un autre matériau polymère comprenant des charges ; avant l'étape b), on applique ledit un autre matériau polymère sur ladite surface de révolution (28) pour former une couche dudit un autre matériau polymère chargé, tandis qu'à l'étape b), on applique lesdites fibres longitudinales et ledit un matériau polymère sur ladite couche.The invention relates to a method for producing composite-wall hollow bodies (62), comprising the following steps: a) providing a support (26) having a surface of revolution (28) and longitudinal fibers and a polymer material ; b) applying said longitudinal fibers and said polymeric material around said surface of revolution (28) to form a layer (40); c) transforming said layer (40) into a composite wall; and, d) releasing said support (26) from said composite wall to obtain a hollow body. In step a), there is further provided another polymeric material comprising fillers; before step b), said other polymeric material is applied to said surface of revolution (28) to form a layer of said other charged polymeric material, while in step b) said longitudinal fibers are applied and said a polymeric material on said layer.

Description

Procédé de production de corps creux à paroi compositeProcess for producing composite wall hollow bodies

La présente invention se rapporte à un procédé de production de corps creux à paroi composite, et à un corps creux à paroi composite produit selon ce procédé.The present invention relates to a composite wall hollow body production method, and to a composite wall hollow body produced according to this method.

Un domaine d'application envisagé est notamment, mais non exclusivement, celui des équipements sous pression et en particulier des corps de vérin.One envisaged field of application is in particular, but not exclusively, that of pressure equipment and in particular cylinder bodies.

Les équipements sous pression, ou les réservoirs, sont usuellement délimités par une enveloppe métallique. Lorsqu'il s'agit des corps de vérin, on met en oeuvre un cylindre de révolution métallique à l'intérieur duquel est adapté à venir coulisser un piston mû par la pression d'un fluide. La nature métallique du cylindre et son épaisseur, sont dictées par des considérations de résistance mécanique.Pressure equipment, or tanks, are usually delimited by a metal shell. When it comes to the cylinder body, it implements a cylinder of metal revolution inside which is adapted to slide a piston moved by the pressure of a fluid. The metallic nature of the cylinder and its thickness are dictated by considerations of mechanical strength.

Naturellement, compte tenu de la densité relativement élevée des métaux, le corps cylindrique du vérin est relativement pesant. Or, il est recherché des équipements de plus en plus légers afin de pouvoir diminuer l'énergie nécessaire à les mouvoir.Of course, given the relatively high density of metals, the cylindrical body of the cylinder is relatively heavy. However, it is sought increasingly lighter equipment in order to reduce the energy needed to move them.

Aussi, il a par exemple été imaginé de réaliser des vérins présentant un corps cylindrique composite. Ainsi, selon une méthode connue de réalisation d'un corps de cylindre, on fournit tout d'abord un mandrin et une résine réactive chargée en silice pyrogénée, de manière à pouvoir appliquer une couche de résine sur le mandrin ; on fournit ensuite des filaments continus que l'on enroule sur la couche de résine de manière à former une couche de filament circonférentiel sur le mandrin, les filaments étant alors noyés dans la couche de résine ; et ensuite on provoque le durcissement de la résine pour pouvoir retirer le cylindre composite du mandrin.Also, it has for example been imagined to make cylinders having a composite cylindrical body. Thus, according to a known method for producing a cylinder body, a mandrel and a reactive resin loaded with fumed silica are firstly provided so as to be able to apply a layer of resin to the mandrel; continuous filaments are then provided which are wound on the resin layer so as to form a circumferential filament layer on the mandrel, the filaments being then embedded in the resin layer; and then curing the resin to remove the composite cylinder from the mandrel.

Une telle méthode requiert la mise en oeuvre d'une résine polymérisable, soit à température ambiante, grâce a un composé réactif que l'on mélange à la résine avant son application ou alors grâce à un traitement thermique ultérieur. Dans les deux cas, il est nécessaire de fournir la résine sous forme liquide et avec une viscosité relativement élevée et difficile à contrôler afin de pouvoir appliquer une couche uniforme à la surface du mandrin. Une telle mise en oeuvre est relativement longue et délicate.Such a method requires the use of a polymerizable resin, or at room temperature, with a reactive compound that is mixed with the resin before its application or through a subsequent heat treatment. In both cases, it is necessary to provide the resin in liquid form and with a relatively high viscosity and difficult to control in order to be able to apply a uniform layer to the surface of the mandrel. Such an implementation is relatively long and delicate.

Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir un procédé de production d'un corps creux à paroi composite qui soit plus aisé à mettre en oeuvre.Also, a problem that arises and that aims to solve the present invention is to provide a method for producing a composite wall hollow body that is easier to implement.

Dans ce but, il est proposé, selon un premier objet, un procédé de production de corps creux à paroi composite, ledit procédé étant du type comprenant les étapes suivantes : a) on fournit, d’une part un support présentant une surface de révolution, et d’autre part des fibres longitudinales et un matériau polymère apte à être porté d’un état visqueux à un état solide ; b) on applique lesdites fibres longitudinales et ledit un matériau polymère à l’état visqueux autour de ladite surface de révolution de manière à former une couche dudit un matériau polymère et de fibres longitudinales noyées dans ledit un matériau polymère, lesdites fibres longitudinales s’étendant hélicoïdalement autour de ladite surface de révolution ; c) on porte ledit un matériau polymère à l’état solide pour transformer ladite couche en une paroi composite ; et, d) on libère ledit support de ladite paroi composite pour obtenir un corps creux ; et à l’étape a), on fournit en outre un autre matériau polymère comprenant des charges, ledit un autre matériau polymère étant un matériau thermoplastique ; et avant l’étape b), on applique ledit un autre matériau polymère sur ladite surface de révolution pour former une couche dudit un autre matériau polymère chargé, tandis qu’à l’étape b), on applique lesdites fibres longitudinales et ledit un matériau polymère à l’état visqueux sur ladite couche dudit un autre matériau polymère chargé.For this purpose, it is proposed, according to a first object, a method for producing hollow bodies with a composite wall, said method being of the type comprising the following steps: a) providing, on the one hand, a support having a surface of revolution and on the other hand longitudinal fibers and a polymeric material capable of being brought from a viscous state to a solid state; b) applying said longitudinal fibers and said viscous polymeric material around said surface of revolution so as to form a layer of said polymeric material and longitudinal fibers embedded in said polymeric material, said longitudinal fibers extending helically around said surface of revolution; c) said solid polymer material is said to convert said layer into a composite wall; and, d) releasing said support from said composite wall to obtain a hollow body; and in step a), there is further provided another polymeric material comprising fillers, said another polymeric material being a thermoplastic material; and before step b), said other polymeric material is applied to said surface of revolution to form a layer of said other charged polymer material, whereas in step b) said longitudinal fibers and said one material are applied. viscous polymer on said layer of another charged polymeric material.

Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre d'un polymère thermoplastique sur la surface de révolution et non pas d'une résine réactive réticulable, comme cela en est le cas selon l’art antérieur, ce qui facilite la mise en oeuvre du procédé. L'avantage d'un polymère thermoplastique est qu'il peut être à l'état solide à une température voisine de la température ambiante, et à l'état visqueux à une température plus élevée que la température ambiante. Et au surplus, il peut être porté d'un état à l'autre réversiblement en lui apportant de l'énergie thermique et en le refroidissant comme on va l'expliquer ci-après.Thus, a feature of the invention lies in the implementation of a thermoplastic polymer on the surface of revolution and not a crosslinkable reactive resin, as is the case according to the prior art, which facilitates the implementation of the method. The advantage of a thermoplastic polymer is that it can be in the solid state at a temperature close to room temperature, and in the viscous state at a temperature higher than the ambient temperature. And moreover, it can be carried from one state to another reversibly by providing thermal energy and cooling it as will be explained below.

Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, à l’étape a), ledit un autre matériau polymère comprend des charges de type lamellaire de manière à obtenir une paroi composite étanche. En effet, lorsque les corps creux composite sont soumis à la pression, notamment lorsqu'ils sont mis en oeuvre en tant que corps de vérin, le fluide sous pression tend à diffuser à travers la paroi. Or, grâce à la mise en oeuvre de charges lamellaires, on augmente considérablement la longueur des parcours de diffusion possible à travers la paroi composite et partant, on évite la diffusion du fluide. Avantageusement, ledit un autre matériau polymère comprend des charges minérales. Les charges lamellaires sont par exemple des charges minérales que l'on disperse de manière homogène à l'intérieur du polymère thermoplastique porté à l'état visqueux, et ce, avant la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention. Avantageusement, les charges minérales mises en oeuvre présentent une structure feuilletée et sont issus du groupe des silicates. On citera par exemple le mica.According to a particularly advantageous embodiment of the invention, in step a), said other polymeric material comprises lamellar-type fillers so as to obtain a sealed composite wall. Indeed, when the composite hollow bodies are subjected to pressure, especially when they are used as cylinder body, the pressurized fluid tends to diffuse through the wall. However, thanks to the implementation of lamellar charges, it considerably increases the length of possible diffusion path through the composite wall and thus avoids the diffusion of the fluid. Advantageously, said another polymer material comprises mineral fillers. The lamellar fillers are for example mineral fillers which are dispersed homogeneously inside the thermoplastic polymer brought to the viscous state, and before the implementation of the process which is the subject of the invention. Advantageously, the mineral fillers used have a laminated structure and come from the group of silicates. Examples include mica.

Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l’invention, mais non limitatif, à l’étape a), ledit un matériau polymère est un polymère thermoplastique. De la sorte, on obtient une meilleure adhésion entre les deux polymères. Aussi, les couches des deux polymères peuvent être mises en oeuvre au moyen des mêmes matériels.According to a preferred embodiment of the invention, but not limiting, in step a), said polymer material is a thermoplastic polymer. In this way, a better adhesion between the two polymers is obtained. Also, the layers of the two polymers can be implemented using the same materials.

En outre, et selon encore un autre mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux, à l’étape a), ledit un matériau polymère et ledit un autre matériau polymère, sont identiques ou chimiquement compatibles. Ainsi, la compatibilité des deux matériaux polymères est maximale, et leur adhésion l’un avec l’autre l’est également.In addition, and according to yet another particularly advantageous embodiment, in step a), said polymer material and said another polymer material are identical or chemically compatible. Thus, the compatibility of the two polymeric materials is maximum, and their adhesion with each other is also.

Préférentiellement, mais non limitativement, à l’étape a) lesdites fibres longitudinales sont noyées dans ledit un matériau polymère. Autrement dit, les fibres longitudinales sont pré-imprégnées dudit un matériau polymère avant leur application autour de la surface de révolution.Preferably, but not exclusively, in step a) said longitudinal fibers are embedded in said one polymeric material. In other words, the longitudinal fibers are pre-impregnated with a polymeric material before being applied around the surface of revolution.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, on fournit ledit un matériau polymère et ledit un autre matériau polymère sous forme de bandes longitudinales. Aussi, les fibres peuvent alors être étendues à l'intérieur de la bande dudit un matériau polymère selon sa direction longitudinale.According to a particularly advantageous embodiment, said one polymeric material and said another polymeric material are provided in the form of longitudinal strips. Also, the fibers can then be extended inside the band of said polymeric material in its longitudinal direction.

Partant, les bandes dudit un matériau polymère à l'intérieur desquelles sont noyées les fibres longitudinales, sont réalisées au préalable, par exemple par pultrusion. S’agissant dudit autre matériau polymère, destiné à former la couche la plus interne du corps creux, il peut être obtenu en bande également par pultrusion, mais il peut également être obtenu par des procédés classiques tels l’extrusion gonflage ou bien le calandrage, sans nécessiter de fibres.Therefore, the strips of said polymeric material within which the longitudinal fibers are embedded, are made beforehand, for example by pultrusion. With regard to said other polymeric material, intended to form the innermost layer of the hollow body, it can also be obtained in strips by pultrusion, but it can also be obtained by conventional methods such as inflation extrusion or calendering, without the need for fibers.

Aussi, de façon particulièrement avantageuse, à l’étape b), on enroule hélicoïdalement lesdites bandes longitudinales de façon à former des spires jointives. De la sorte, grâce aux bandes longitudinales dudit un autre matériau, on réalise une paroi continue sur la surface de révolution du support. Avec les bandes longitudinales dudit un matériau, on réalise une paroi de renfort autour de la paroi continue précitée.Also, particularly advantageously, in step b), said longitudinal strips are helically wound so as to form contiguous turns. In this way, thanks to the longitudinal strips of another material, a continuous wall is produced on the surface of revolution of the support. With the longitudinal strips of said one material, a reinforcement wall is made around said continuous wall.

Selon un mode de mise en oeuvre préférée, avant l’étape b), on fournit de l’énergie thermique audit autre matériau polymère. De la sorte, ledit autre matériau polymère se ramollit et il est alors plus aisé de venir l’enrouler autour de la surface de révolution. De surcroît, plus le matériau polymère thermoplastique est proche de son point de fusion, tout en conservant la cohérence de la bande, meilleure sera la jonction entre les spires jointives de bande. Car en effet, les bordures des spires jointives se collent alors les unes aux autres. On fournit également, de façon avantageuse, de l’énergie thermique audit un matériau polymère afin de pouvoir l’appliquer sur la couche dudit un autre matériau polymère.According to a preferred embodiment, before step b), thermal energy is supplied to said other polymeric material. In this way, said other polymeric material softens and it is then easier to come wind it around the surface of revolution. In addition, the closer the thermoplastic polymer material is to its melting point, while maintaining the consistency of the strip, the better will be the junction between the contiguous strip turns. Indeed, the borders of the contiguous turns then stick to each other. Thermal energy is also advantageously supplied to said polymer material so that it can be applied to the layer of said other polymeric material.

Selon une variante de réalisation de l'invention particulièrement avantageuse, avant l’étape b) on applique ledit un autre matériau polymère chargé sur ladite surface de révolution de manière à former une pluralité de couches dudit autre matériau polymère chargé. Pour ce faire, on enroule par exemple successivement les unes sur les autres des bandes de manière hélicoïdale de façon à former plusieurs couches. Ainsi, on obtient des parois composites plus étanches et plus résistantes.According to a particularly advantageous variant embodiment of the invention, before step b), said other charged polymer material is applied to said surface of revolution so as to form a plurality of layers of said other charged polymer material. For this purpose, for example, helical strips are wound successively one over the other so as to form several layers. Thus, one obtains composite walls more sealed and more resistant.

Selon cette dernière variante de réalisation, et conformément à un autre mode de mise en œuvre, le matériau polymère des couches successives inclut des charges de différentes natures et/ou de différentes concentrations. De la sorte, on vient augmenter plus encore la longueur des parcours de diffusion à travers la paroi composite en résultant.According to this last embodiment variant, and according to another embodiment, the polymer material of the successive layers includes charges of different types and / or different concentrations. In this way, the length of the diffusion paths through the resulting composite wall is further increased.

Selon encore une autre variante, on applique lesdites fibres longitudinales et ledit un matériau polymère à l’état visqueux autour de ladite surface de révolution de manière à former une pluralité de couches dudit un matériau polymère et de fibres longitudinales noyées dans ledit un matériau polymère.According to yet another variant, said longitudinal fibers and said viscous polymer material are applied around said surface of revolution so as to form a plurality of layers of said polymeric material and longitudinal fibers embedded in said one polymeric material.

Ainsi, on vient appliquer des fibres longitudinales noyées dans ledit un matériau polymère sur la seule couche dudit un autre matériau polymère chargé, ou bien sur la pluralité de couches de matériau polymère chargé de manière à pouvoir renforcer plus encore le corps creux. Ledit autre polymère thermoplastique peut être le même que le premier. Avantageusement, la densité de fibres longitudinales incluses à l’intérieur dudit autre matériau polymère est augmentée. De la sorte, on vient renforcer la paroi composite du corps creux obtenu.Thus, longitudinal fibers embedded in said one polymeric material are applied to the single layer of said other charged polymeric material, or to the plurality of layers of charged polymeric material so as to further strengthen the hollow body. Said other thermoplastic polymer may be the same as the first one. Advantageously, the density of longitudinal fibers included inside said other polymer material is increased. In this way, it reinforces the composite wall of the hollow body obtained.

Préférentiellement, à l’étape a) on fournit un support présentant une surface cylindrique de révolution, de manière à pouvoir réaliser un corps creux cylindrique. Selon d’autres modes de réalisation, non limitatifs, le support présente une surface de révolution conique ou encore paraboloïde.Preferably, in step a) there is provided a support having a cylindrical surface of revolution, so as to achieve a cylindrical hollow body. According to other non-limiting embodiments, the support has a conical or paraboloidal surface of revolution.

Selon un autre objet de l’invention, il est proposé un corps creux à paroi composite produit par le procédé ci-dessus. D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique d’une installation permettant de réaliser et de mettre en forme des éléments utilisables selon le procédé conforme à l’invention; - la Figure 2 est une vue schématique en perspective de la mise en oeuvre du procédé selon l’invention conformément à un mode particulier de réalisation ; - la Figure 3 est une vue schématique de mise en oeuvre du procédé selon l’invention conformément à un autre mode particulier de réalisation ; - la Figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d’un élément obtenu grâce à l’installation représentée sur la figure 1 ; - la Figure 5 est une vue schématique partielle en coupe axiale d’un corps creux obtenu par le procédé conforme à l’invention; et, - la Figure 6 est une vue schématique en coupe axiale d’une application d’un corps creux obtenu selon le procédé de l’invention.According to another object of the invention, there is provided a composite wall hollow body produced by the above method. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description of a particular embodiment of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a schematic view of an installation for producing and forming elements usable according to the method according to the invention; - Figure 2 is a schematic perspective view of the implementation of the method according to the invention according to a particular embodiment; - Figure 3 is a schematic view of the implementation of the method according to the invention according to another particular embodiment; - Figure 4 is a schematic axial sectional view of an element obtained through the installation shown in Figure 1; - Figure 5 is a partial schematic view in axial section of a hollow body obtained by the method according to the invention; and - Figure 6 is a schematic axial sectional view of an application of a hollow body obtained according to the method of the invention.

La Figure 1 illustre schématiquement une installation de calandrage 10 permettant d’obtenir des bandes de matériau polymère chargé. L’installation de calandrage 10 comprend d'une part une extrudeuse 11 laquelle présente une vis d'extrusion 12 chauffée, et en amont, une première trémie 14 recevant un matériau polymère thermoplastique sous forme pulvérulente et une seconde trémie adjacente 16 recevant une charge également sous forme pulvérulente. En aval, l'extrudeuse présente une filière 18, puis une calandre 19 présentant des cylindres de calandrage 20, une table de refroidissement 22 puis, un support de bobinage 24.Figure 1 schematically illustrates a calendering plant 10 for obtaining strips of charged polymeric material. The calendering plant 10 comprises on the one hand an extruder 11 which has a heated extrusion screw 12, and upstream, a first hopper 14 receiving a thermoplastic polymer material in pulverulent form and a second adjacent hopper 16 also receiving a load in powder form. Downstream, the extruder has a die 18, then a calender 19 having calendering rolls 20, a cooling table 22 and then a winding support 24.

Les polymères thermoplastiques adaptés à la mise en œuvre du procédé de production selon l’invention sont les polymères usuellement mis en œuvre dans les presses à injection. On choisira tel ou tel en fonction de l'application visée. Les polyamides ou les polyéthylènes sont tout à fait adaptés. Les polyphénylènes éthers ou le polyétheréthercétone, le sont également. S'agissant des charges, elles sont de type lamellaire et préférentiellement, on choisira des charges minérales ou inorganiques. Les verres, le talc, l'oxyde de titane, ou encore les argiles ou les zéolithes peuvent être avantageusement mises en œuvre. Les zéolithes présentent l'avantage d'être des minéraux poreux aptes à être imprégnées de substances, par exemple lubrifiantes, offrant ainsi des avantages que l'on décrira ci-après.Thermoplastic polymers suitable for the implementation of the production method according to the invention are the polymers usually used in injection molding machines. We will choose this or that depending on the intended application. Polyamides or polyethylenes are quite suitable. Polyphenylene ethers or polyetheretherketone are also. As regards the fillers, they are of lamellar type and preferentially, inorganic or inorganic fillers will be chosen. Glasses, talc, titanium oxide, or clays or zeolites can be advantageously implemented. Zeolites have the advantage of being porous minerals capable of being impregnated with substances, for example lubricants, thus offering advantages which will be described below.

Selon d'autres mode de mise en œuvre, des charges organiques seules ou en mélange sont utilisés. Avantageusement, les nanotubes de carbone permettent de recevoir également d'autres composés aux propriétés avantageuses de manière à former des charges utilisables. On précisera dans la suite de la description, les avantages de ces différentes charges.According to other embodiments, organic fillers alone or in admixture are used. Advantageously, the carbon nanotubes can also receive other compounds with advantageous properties so as to form usable fillers. We will specify in the following description, the benefits of these different charges.

Ainsi, grâce à la vis d'extrusion 12 chauffée, on provoque la fusion du polymère thermoplastique en une seule phase visqueuse à l'intérieur de laquelle on disperse de manière homogène les charges, et concomitamment, le mouvement de cette phase visqueuse chargée vers la filière 18. Cette dernière présente une section droite rectangulaire. De la sorte, on obtient en sortie de la filière 18, un ruban de matériau polymère chargé et visqueux qui commence à se refroidir et traverse ensuite les cylindres d'entraînement 20 puis la table de refroidissement 22 pour porter le matériau polymère chargé de l'état fondu ou visqueux, à l'état solide ; et enfin, le ruban vient s’enrouler sur le support de bobinage 24.Thus, by means of the heated extrusion screw 12, the thermoplastic polymer is melted in a single viscous phase within which the charges are homogeneously dispersed and, simultaneously, the movement of this viscous phase charged towards the die 18. The latter has a rectangular cross section. In this way, at the exit of the die 18, a ribbon of charged and viscous polymer material is obtained which begins to cool and then passes through the driving rollers 20 and the cooling table 22 to carry the polymer material loaded with the molten or viscous state, solid state; and finally, the ribbon is wound on the winding support 24.

On obtient ainsi sur le support de bobinage 24 une bande de matériau polymère chargé.This results in a strip of charged polymer material on the winding support 24.

Selon un second mode de réalisation, non représenté, l’installation de calandrage 10 telle que représentée sur la figure 1, est agencée différemment et elle est complétée par un cantre sur lequel sont installés des bobines de fibres longitudinales. Ainsi, la filière, la calandre, la table de refroidissement puis, le support de bobinage, sont agencés perpendiculairement à l’extrudeuse, à la sortie de la vis d’extrusion, tandis que le cantre est lui, installé en amont de la filière.According to a second embodiment, not shown, the calendering installation 10 as shown in Figure 1, is arranged differently and is complemented by a creel on which are installed longitudinal fiber coils. Thus, the die, the calender, the cooling table and the winding support, are arranged perpendicular to the extruder at the outlet of the extrusion screw, while the creel is installed upstream of the die .

Ainsi, une telle installation de pultrusion permet d’obtenir des bandes de matériau polymère chargé et à l’intérieur desquelles s’étendent longitudinalement des fibres longitudinales.Thus, such a pultrusion installation makes it possible to obtain strips of charged polymer material and within which longitudinal fibers extend longitudinally.

Les fibres longitudinales sont des fibres continues agencées par exemple en mèches ou en fils. Elles sont entraînées en translation à travers la filière avec le polymère thermoplastique à l'état fondu comme on va l'expliquer ci-après.The longitudinal fibers are continuous fibers arranged for example in locks or son. They are driven in translation through the die with the thermoplastic polymer in the molten state as will be explained below.

Ainsi, de manière analogue au mode de réalisation précédent, grâce à la vis d'extrusion chauffée, on provoque la fusion du polymère thermoplastique en une seule phase visqueuse à l'intérieur de laquelle on disperse de manière homogène les charges, et concomitamment, le mouvement de cette phase visqueuse chargée vers la filière. Les fibres longitudinales sont entraînées à travers la section droite rectangulaire de la filière à mesure que le polymère chargé et visqueux est extrudé. De la sorte, on obtient en sortie de filière, un ruban de matériau polymère chargé et visqueux que l'on entraîne en translation, grâce aux fibres longitudinales qui assurent la traction du film et donc la possibilité de l’enrouler à travers les cylindres d'entraînement puis sur la table de refroidissement pour porter le matériau polymère chargé de l'état fondu ou visqueux, à l'état solide, et enfin, que l’on enroule sur le support de bobinage.Thus, in a similar manner to the previous embodiment, by means of the heated extrusion screw, the thermoplastic polymer is melted in a single viscous phase inside which the charges are homogeneously dispersed, and concomitantly the movement of this viscous phase loaded to the die. The longitudinal fibers are driven through the rectangular cross-section of the die as the charged and viscous polymer is extruded. In this way, a strip of charged and viscous polymer material which is driven in translation is obtained at the outlet of the die, thanks to the longitudinal fibers which ensure the traction of the film and thus the possibility of winding it through the rolls of the film. driving then on the cooling table to carry the molten or viscous state-loaded polymer material, in the solid state, and finally, which is wound on the winding support.

On obtient ainsi sur le support de bobinage 24 une bande de matériau polymère chargé à l'intérieur de laquelle sont noyées selon une direction longitudinale de la bande, des fibres continues.This produces on the winding support 24 a strip of charged polymer material inside which are embedded in a longitudinal direction of the strip, continuous fibers.

On se reportera sur la figure 2, pour décrire en détail le procédé de production d'un corps creux conformément à l'invention. La figure 2 montre un support 26 présentant une surface cylindrique de révolution 28, et adapté à être entraîné en rotation autour de son axe de symétrie A. Parallèlement au support 26, vient s'étendre un rail de guidage 30 d'une tête de guidage 32. En outre, une bobine 34 d'une bande de matériau polymère chargé 38, obtenue grâce à l'installation de pultrusion 10 représentée sur la figure 1, est reliée à la tête de guidage 32. Une bande de matériau polymère chargé incluant des fibres longitudinales conformément au second mode de réalisation peut également être utilisée.Referring to Figure 2, to describe in detail the method of producing a hollow body according to the invention. FIG. 2 shows a support 26 having a cylindrical surface of revolution 28, and adapted to be rotated about its axis of symmetry A. Parallel to the support 26, extends a guide rail 30 of a guide head 32. In addition, a coil 34 of a strip of charged polymeric material 38, obtained by means of the pultrusion system 10 shown in FIG. 1, is connected to the guide head 32. A strip of charged polymer material including Longitudinal fibers according to the second embodiment may also be used.

En outre, des organes de chauffage non représentés sur cette figure permettent de fournir de l'énergie thermique à la bande de matériau polymère chargé 38. De la sorte, le polymère thermoplastique de la bande de matériau polymère chargé 38 va être porté d'un état solide à un état visqueux de manière à pouvoir être conformé sur la surface cylindrique de révolution 28.In addition, heating elements not shown in this figure can provide thermal energy to the strip of charged polymer material 38. In this way, the thermoplastic polymer of the strip of charged polymeric material 38 will be increased by solid state in a viscous state so as to be conformable on the cylindrical surface of revolution 28.

Ainsi, à mesure que le support 26 est entraîné en rotation, la tête de guidage 32, laquelle est traversée par la bande de matériau polymère chargé 38, est entraînée en translation parallèlement à l'axe de symétrie A. De la sorte, la bande de matériau polymère chargé 38 vient s'appliquer hélicoïdalement en formant des spires jointives sur la surface cylindrique de révolution 28 constituant alors une couche 40 de matériau polymère chargé. Le matériau polymère étant à l'état visqueux, les bords des spires jointives se soudent les uns aux autres de manière à former une couche continue. Aussi, au fur et à mesure de l'avancement de la tête de guidage 32 et de la constitution de la couche 40 de forme cylindrique, le polymère à l'état visqueux se refroidit et retrouve son état solide lorsqu'il atteint la température ambiante.Thus, as the support 26 is rotated, the guide head 32, which is traversed by the strip of charged polymer material 38, is driven in translation parallel to the axis of symmetry A. In this way, the web charged polymer material 38 is applied helically to forming contiguous turns on the cylindrical surface of revolution 28 then forming a layer 40 of charged polymer material. Since the polymer material is in a viscous state, the edges of the contiguous turns weld together to form a continuous layer. Also, as and when advancement of the guide head 32 and the constitution of the layer 40 of cylindrical shape, the viscous polymer cools and returns to its solid state when it reaches room temperature .

Préférentiellement, des moyens de refroidissement complémentaires, non représentés, permettent d'accélérer le processus.Preferentially, complementary cooling means, not shown, make it possible to accelerate the process.

Selon un mode particulier de mise en œuvre, représenté sur la figure 3, sur laquelle on retrouve une bobine 34' d'une bande de matériau polymère chargé 38', et un support 26' présentant une surface cylindrique de révolution 28', la bande de matériau polymère chargé 38' traverse un four infrarouge 42. De surcroît, un laser de chauffage 44 permet de fournir de l'énergie thermique complémentaire à la bande de matériau polymère chargé 38' juste avant son application sur la surface cylindrique de révolution 28'. Le four infrarouge 42 comporte des rampes de chauffage infrarouge dont les longueurs d'onde émises et la puissance sont adaptées en fonction du matériau polymère.According to a particular mode of implementation, represented in FIG. 3, on which there is a coil 34 'of a strip of charged polymer material 38', and a support 26 'having a cylindrical surface of revolution 28', the strip of charged polymeric material 38 'passes through an infrared oven 42. In addition, a heating laser 44 provides additional thermal energy to the strip of charged polymeric material 38' just prior to its application to the cylindrical surface of revolution 28 ' . The infrared oven 42 has infrared heating ramps whose wavelengths and power are adapted according to the polymer material.

Ainsi, on obtient après refroidissement du matériau polymère, qui retrouve alors son état solide, une paroi composite cylindrique autour du support 26'. On retire alors la paroi composite cylindrique du support 26' et on obtient de la sorte un corps creux cylindrique fait d'un matériau composite.Thus, after cooling the polymer material, which then returns to its solid state, a cylindrical composite wall around the support 26 '. The cylindrical composite wall is then removed from the support 26 'and a cylindrical hollow body made of a composite material is thus obtained.

On observera que d'autres modes de mise en œuvre, plus proches des procédés du type enroulement filamentaire permettent de réaliser une paroi composite cylindrique autour d'un support au moyen de fibres longitudinales continues et d'un polymère thermoplastique chargé. Par exemple, il est envisagé d'appliquer directement les rubans pultrudés en sortie de filière grâce à l'installation de pultrusion représentée sur la figure 1, sur la surface de révolution du support.It will be observed that other embodiments, closer to the filament winding type processes make it possible to produce a cylindrical composite wall around a support by means of continuous longitudinal fibers and a filled thermoplastic polymer. For example, it is envisaged to directly apply the pultruded ribbons at the outlet of the die by means of the pultrusion installation shown in FIG. 1, on the surface of revolution of the support.

On expliquera maintenant en détail en regard de la figure 4, les caractéristiques d'un matériau composite du type précité incluant des charges lamellaires. La figure 4 présente une coupe axiale de la paroi composite, laquelle présente une épaisseur s'étendant entre une surface interne 46 et une surface externe opposée 48. Dans l'épaisseur, de la paroi composite viennent s'étendre schématiquement des charges lamellaires 50 qui se superposent. En supposant que le matériau polymère thermoplastique soit poreux vis-à-vis d'un fluide gazeux par exemple, ces charges lamellaires 50 définissent ainsi des parcours de diffusion L1 tortueux dont la longueur est bien supérieure à la longueur LO suivant l'épaisseur de la paroi composite.We will now explain in detail with regard to Figure 4, the characteristics of a composite material of the aforementioned type including lamellar charges. FIG. 4 shows an axial section of the composite wall, which has a thickness extending between an inner surface 46 and an opposite outer surface 48. In the thickness of the composite wall, lamellar charges 50 which overlap. Assuming that the thermoplastic polymer material is porous with respect to a gaseous fluid for example, these lamellar fillers 50 thus define tortuous L1 diffusion paths whose length is much greater than the length L O according to the thickness of the composite wall.

Ainsi, lorsqu'une substance fluide est appliquée sous pression, par exemple contre la surface interne 46 de la paroi composite, sa diffusion à travers ladite paroi, est considérablement ralentie voir inhibée, dans la mesure où les charges lamellaires constituent un obstacle.Thus, when a fluid substance is applied under pressure, for example against the inner surface 46 of the composite wall, its diffusion through said wall is considerably slowed down or inhibited, insofar as the lamellar charges constitute an obstacle.

On se reportera à présent sur la figure 5, montrant en coupe axiale l'épaisseur d'une paroi composite obtenue grâce au procédé de production décrit ci-dessus.Referring now to Figure 5, showing in axial section the thickness of a composite wall obtained by the production method described above.

Aussi, grâce au dispositif représenté sur la figure 2, ou bien sur la figure 3, on vient appliquer tout d'abord trois bandes de matériau polymère chargé superposées de manière à former une couche intérieure 52, une couche intermédiaire 54, et une couche supérieure 56. Avantageusement, la couche intermédiaire est réalisée en enroulant la bande selon un pas inverse à celle de la couche intérieure 52.Also, thanks to the device shown in FIG. 2, or else in FIG. 3, three strips of superposed charged polymer material are firstly applied so as to form an inner layer 52, an intermediate layer 54, and an upper layer. Advantageously, the intermediate layer is made by winding the strip in a reverse pitch to that of the inner layer 52.

Par ailleurs, la bande de la couche intérieure 52 est constituée avantageusement d'un premier polymère thermoplastique chargé d'un premier type de charge lamellaire, tandis que la bande de la couche intermédiaire 54 est constituée du premier polymère thermoplastique chargé d'un deuxième type de charge lamellaire et que la bande de la couche supérieure 56 est constituée d'un deuxième type de polymère thermoplastique chargé du deuxième type de charge lamellaire. Grâce à ces différentes couches on obtient bien évidemment une meilleure étanchéité vis-à-vis des fluides. De surcroît, on obtient une meilleure résistance mécanique de la paroi composite.Moreover, the strip of the inner layer 52 is advantageously constituted of a first thermoplastic polymer loaded with a first type of lamellar filler, while the strip of the intermediate layer 54 consists of the first thermoplastic polymer loaded with a second type of lamellar charge and that the band of the upper layer 56 consists of a second type of thermoplastic polymer loaded with the second type of lamellar filler. Thanks to these different layers obviously obtain a better seal vis-à-vis the fluids. In addition, a better mechanical strength of the composite wall is obtained.

En outre, comme illustré sur la figure 5, une pluralité de couches supplémentaires 58 sont ajoutées autour des trois premières couches 52, 54, 56 grâce au même dispositif. Ces couches supplémentaires 58 sont réalisées grâce à une bande de matériau polymère thermoplastique non nécessairement chargé. Toutefois, le matériau polymère thermoplastique contient impérativement sur ses couches périphériques des fibres de renfort puisqu’elles vont assurer la résistance mécanique de la capacité. On vient ainsi renforcer mécaniquement la paroi composite du corps creux alors obtenu.In addition, as illustrated in FIG. 5, a plurality of additional layers 58 are added around the first three layers 52, 54, 56 through the same device. These additional layers 58 are made with a strip of thermoplastic polymer material not necessarily loaded. However, the thermoplastic polymer material necessarily contains on its peripheral layers reinforcing fibers since they will ensure the mechanical strength of the capacity. The composite wall of the hollow body thus obtained is thus mechanically reinforced.

On se reportera à présent sur la figure 6, montrant un exemple d'application d'un corps creux obtenu grâce au procédé de production selon l'invention. Ainsi, la figure 6 illustre partiellement un vérin 60 présentant un corps creux cylindrique à paroi composite 62 obtenu selon le procédé décrit ci-dessus. Le corps creux 62 est refermé à ses deux extrémités par un premier flasque 64 opposé à un second flasque 66, de manière à former une chambre étanche 68. À l'intérieur du corps creux 62, un piston 70 est monté et divise la chambre étanche 68 en deux compartiments étanches l'un vis-à-vis de l'autre 71, 73. Le piston 70 est solidaire d'une tige 72 traversant le second flasque 66 de manière étanche également.Referring now to Figure 6, showing an example of application of a hollow body obtained by the production method according to the invention. Thus, Figure 6 partially illustrates a cylinder 60 having a cylindrical hollow body composite wall 62 obtained by the method described above. The hollow body 62 is closed at its two ends by a first flange 64 opposite to a second flange 66, so as to form a sealed chamber 68. Inside the hollow body 62, a piston 70 is mounted and divides the sealed chamber 68 in two compartments sealed against each other 71, 73. The piston 70 is secured to a rod 72 passing through the second flange 66 also sealingly.

Le premier flasque 64 et le deuxième flasque 66 présentent en outre respectivement des entrées/sorties de fluide 74, 76 et par exemple d'huile. Ainsi, lorsque l'un des compartiments étanches 71,73 est mis sous pression de manière à entraîner en translation le piston 70 et partant, la tige 72, le corps creux cylindrique 62, non seulement résiste mécaniquement à la déformation, mais au surplus l'huile est empêchée de diffuser à travers la paroi grâce aux charges lamellaires qu'elle contient.The first flange 64 and the second flange 66 also have fluid inlets / outlets 74, 76 and, for example, oil. Thus, when one of the watertight compartments 71, 73 is pressurized so as to translate the piston 70 in translation, and consequently the rod 72, the cylindrical hollow body 62, not only mechanically resists deformation, but also oil is prevented from diffusing through the wall thanks to the lamellar charges it contains.

De surcroît, en choisissant des charges lamellaires, par exemple de type zéolithes, lesquels peuvent stocker d'autres composés, par exemple des composés lubrifiants, on vient faciliter le glissement du piston 70 contre la surface intérieure du corps creux 62.In addition, by choosing lamellar fillers, for example of the zeolite type, which can store other compounds, for example lubricating compounds, the sliding of the piston 70 is facilitated against the inner surface of the hollow body 62.

Claims (13)

REVENDICATIONS 1. Procédé de production de corps creux à paroi composite (62), ledit procédé étant du type comprenant les étapes suivantes : - a) on fournit, d’une part un support (26) présentant une surface de révolution (28), et d’autre part des fibres longitudinales et un matériau polymère apte à être porté d’un état visqueux à un état solide ; - b) on applique lesdites fibres longitudinales et ledit un matériau polymère à l’état visqueux autour de ladite surface de révolution (28) de manière à former une couche (40) dudit un matériau polymère et de fibres longitudinales noyées dans ledit un matériau polymère, lesdites fibres longitudinales s’étendant hélicoïdalement autour de ladite surface de révolution (28); - c) on porte ledit un matériau polymère à l’état solide pour transformer ladite couche (40) en une paroi composite ; et, - d) on libère ledit support (26) de ladite paroi composite pour obtenir un corps creux ; caractérisé en ce qu’à l’étape a), on fournit en outre un autre matériau polymère comprenant des charges, ledit un autre matériau polymère étant un matériau thermoplastique ; et en ce qu’avant l’étape b), on applique ledit un autre matériau polymère sur ladite surface de révolution (28) pour former une couche dudit un autre matériau polymère chargé, tandis qu’à l’étape b), on applique lesdites fibres longitudinales et ledit un matériau polymère à l’état visqueux sur ladite couche (40) dudit un autre matériau polymère chargé.A method for producing a composite wall hollow body (62), said method being of the type comprising the following steps: a) providing, on the one hand, a support (26) having a surface of revolution (28), and on the other hand, longitudinal fibers and a polymeric material capable of being brought from a viscous state to a solid state; b) applying said longitudinal fibers and said viscous polymeric material around said surface of revolution (28) so as to form a layer (40) of said polymeric material and longitudinal fibers embedded in said one polymeric material said longitudinal fibers extending helically around said surface of revolution (28); - c) said solid polymer material is said to transform said layer (40) into a composite wall; and, - d) releasing said support (26) from said composite wall to obtain a hollow body; characterized in that in step a), there is further provided another polymeric material comprising fillers, said another polymeric material being a thermoplastic material; and in that prior to step b), applying said other polymeric material to said surface of revolution (28) to form a layer of said other charged polymeric material, while in step b), applying said longitudinal fibers and said viscous polymeric material on said layer (40) of said other charged polymeric material. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’à l’étape a), ledit un autre matériau polymère comprend des charges de type lamellaire de manière à obtenir une paroi composite étanche.2. Method according to claim 1, characterized in that in step a), said another polymeric material comprises lamellar type charges so as to obtain a sealed composite wall. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’à l’étape a) ledit un autre matériau polymère comprend des charges minérales.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that in step a) said another polymeric material comprises mineral fillers. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’à l’étape a), ledit un matériau polymère est un polymère thermoplastique.4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in step a), said polymer material is a thermoplastic polymer. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’à l’étape a), ledit un matériau polymère et ledit un autre matériau polymère, sont identiques.5. Method according to claim 4, characterized in that in step a), said one polymeric material and said another polymeric material, are identical. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’à l’étape a) lesdites fibres longitudinales sont noyées dans ledit un matériau polymère.6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in step a) said longitudinal fibers are embedded in said one polymeric material. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’on fournit ledit un matériau polymère et ledit un autre matériau polymère sous forme de bandes longitudinales (38).7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that said one said polymeric material and said another polymeric material in the form of longitudinal strips (38). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’à l’étape b), on enroule hélicoïdalement lesdites bandes longitudinales (38) de façon à former des spires jointives.8. Method according to claim 7, characterized in that in step b), said longitudinal strips (38) are helically wound so as to form contiguous turns. 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’avant l’étape b), on fournit de l’énergie thermique audit autre matériau polymère.9. Process according to any one of claims 1 to 8, characterized in that before step b), thermal energy is supplied to said other polymeric material. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’avant l’étape b) on applique ledit un autre matériau polymère chargé sur ladite surface de révolution (28) de manière à former une pluralité de couches (40) dudit autre matériau polymère chargé.10. Process according to any one of claims 1 to 9, characterized in that before step b) said other charged polymeric material is applied to said surface of revolution (28) so as to form a plurality of layers ( 40) of said other charged polymeric material. 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu’à l’étape b) on applique lesdites fibres longitudinales et ledit matériau polymère à l’état visqueux autour de ladite surface de révolution (28) de manière à former une pluralité de couches de matériau polymère et de fibres longitudinales noyées dans ledit un matériau polymère.11. Method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that in step b) said longitudinal fibers and said polymeric material in the viscous state are applied around said surface of revolution (28) so as to forming a plurality of layers of polymeric material and longitudinal fibers embedded in said polymeric material. 12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu’à l’étape a) on fournit un support (26) présentant une surface cylindrique de révolution (28).12. Method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that in step a) provides a support (26) having a cylindrical surface of revolution (28). 13. Corps creux à paroi composite produit par un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 12.Composite wall hollow body produced by a process according to any one of claims 1 to 12.
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WO2014199033A1 (en) * 2013-06-13 2014-12-18 IFP Energies Nouvelles Composite material composition for neutralising acid compounds and pipe comprising a sheath produced with such a composition

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