Procédé de fabrication d'une courroie de transporteur
et courroie résultant du procédé
La présente invention concerne d'une façon générale les courroies de transporteur servant dans des applications industrielles très diverses intéressant la manutention des matériaux et, plus particulièrement, les courroies de transporteur comportant une construction sans plis.
Dans le type courant de courroies de transporteur, actuellement utilisées dans les applications industrielles, il existe des couches ou plis multiples, et les différentes couches sont superposées ou appliquées en plis de façon à obtenir les épaisseurs voulues.
On a cherché à obtenir l'épaisseur nécessaire en tissant ensemble plusieurs couches ou en doublant avant d'appliquer le caoutchouc, mais la densité inhérente de la structure ainsi réalisée peut, au moment de l'application du caoutchouc, permettre l'infiltration vers l'extérieur des matières solides et l'apparition dans le milieu de la section droite de la structure d'une zone insuffisamment pourvue de caoutchouc, rendant de ce fait impossible une imprégnation complète de la structure.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une courroie de transporteur, qui est caractérisé en ce qu'il consiste tout d'abord à tisser un tissu de base, à fixer sur ce tissu de base une série de fibres au moyen d'une opération d'aiguillage, à imprégner complètement le tissu de base d'un caoutchouc et à appliquer de la chaleur pour vulcaniser le caoutchouc.
Le terme caoutchouc dans le sens qui lui est donné ici comprend à la fois les matières naturelles et les matières synthétiques, qu'on désigne en chimie polymères et élastomères .
Le terme solidité élastique , utilisé dans ce qui suit, caractérise la propriété que possède la courroie de transporteur de conserver sa forme quand elle est soumise à la pression, à la tension et/ou à l'impact des charges, sans déformation permanente.
La solidité élastique est une caractéristique hautement désirable pour des courroies de transporteur, car les charges à transporter sont souvent amenées à tomber sur la courroie de hauteurs importantes à partir de goulottes ou de l'extrémité d'une autre courroie. Les cour roies qui possèdent t à un degré satisfaisant cette qualité de solidité élastique doivent pouvoir résister aux pressions et aux forces qui leur sont appliquées aussi bien perpendiculairement que dans le sens de marche de la courroie, et dissiper ces forces.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Sur le dessin:
La fig. 1 est une vue en perspective d'une courroie de transporteur réalisée suivant la présente invention.
La fig. 2 est une coupe transversale partielle et à plus grande échelle d'une courroie de transporteur actuellement disponible dans le commerce, et
la fig. 3 est une coupe transversale partielle et à grande échelle d'une courroie construite suivant la présente invention.
Une courroie 10, réalisée suivant la présente invention, est représentée sur la fig. 1. Cette courroie est dési gnée transporteuse)) car elle sert à équiper un trans- porteur et elle transporte des matériaux sur sa surface extérieure 11. Cette courroie est une courroie continue et, dans l'exemple représenté sur la fig. 1, elle est amenée à se mouvoir dans le sens de la flèche 12 par l'impulsion que lui donnent les tambours ou rouleaux 13 de transporteur.
Pour que la courroie présente la résistance voulue, elle doit avoir une certaine épaisseur et, en ce qui concerne sa construction antérieure représentée sur la fig. 2, cette épaisseur lui était donnée par une série de toiles individuelles tissées, par exemple par les toiles 14, 15 et 16. La toile 14 était revtue de caoutchouc, comme la figure le montre en 17 et en 18, et était ensuite interposée entre les toiles 15 et 16, lesquelles à leur tour étaient revtues de caoutchouc, en 19 et 20, de façon à former une construction à plusieurs couches, ou à plis.
La courroie est confectionnée en partant d'une toile de base 21 tissée dans laquelle sont aiguillées des fibres filamentaires, afin d'obtenir une couche de support, laquelle est ensuite imprégnée d'un caoutchouc 23, en éliminant ainsi la construction en plis.
L'armature de la toile de base et les matières utilisées peuvent tre différentes selon l'emploi prévu pour la courroie. La stabilité et la résistance de la courroie sont fonction d'une combinaison correcte de l'armure, de la fibre et du traitement d'imprégnation et, pour cette raison. il convient de tenir compte des conditions d'emploi du transporteur intéressé pour la confection de la toile de base.
Il est possible d'utiliser des fils filés ainsi que des fils multifilamentaires. Dans une forme de réalisation, la toile de base est tissée avec des fils formés d'une matière synthétique fibrogène, comme par exemple le polyester Dacron ( Dacron est une marque déposée de Du
Pont Company, Etats-Unis d'Amérique) ou bien le polyester Kodel ( Kodel est une marque déposée de Eastman Chemical Products, Etats-Unis d'Amérique).
Les fils sont choisis avant tout en fonction du résultat à atteindre et il est donc également possible d'utiliser des fils ayant les qualités de comportement voulues en les choisissant parmi les fils naturels ou des fils qui sont un mélange de fibres naturelles et synthétiques.
L'épaisseur de la toile de base est fonction de la dimension des fils utilisés et du type d'armure mis en oeuvre. La résistance de la courroie de transporteur dépend également du fil choisi. A titre d'exemple, une toile de base faite en fils multifilamentaires d'un polyamide du type Nylon y donnera à la courroie de transporteur une résistance plus grande qu'une toile de base faite en fils de fibres de coton.
Une armure plate de la toile de base peut tre utilisée quand la courroie du transporteur est destinée à tre utilisée à plat, ou bien s'il s'agit d'applications mettant en oeuvre des courroies sans fin, la toile de base peut tre tissée sans fin ou tissée à plat, ses extrémités étant réunies avant l'aiguillage des fibres sur la toile.
La toile de base est utilisée ensuite à la production de la couche de support en y bloquant mécaniquement des fibres au moyen d'une opération d'aiguillage. Les fibres peuvent tre synthétiques ou naturelles et peuvent tre aiguillées dans les deux faces à la fois de la toile de base ou dans une seule face selon l'usage auquel le transporteur sera destiné. Au cours de l'opération d'aiguillage, 77 à 387 pénétrations par cm2 sont effectuées, chaque pénétration enfermant dans la toile un grand nombre de fibres et chaque fibre faisant un certain angle avec le plan du support. Le procédé d'aiguillage ouvre également des canaux dans lesquels le caoutchouc peut couler pendant l'imprégnation. Les fibres ainsi aiguillées dans la toile et la possibilité offerte au caoutchouc de couler en oblique par rapport à la toile de base donnent une élasticité supplémentaire au produit terminé.
Les fibres qui sont aiguillées dans la toile de base sont prévues sous la forme d'une nappe qui est posée sur la toile de base tissée et la toile est passée ensuite dans la machine d'aiguillage de la manière habituelle.
La quantité de nappe utilisée avec une toile de base
donnée peut varier. En partant d'un poids de la toile de base compris entre 456 et 1824 g par m2 de surface, et d'un choix convenable du poids de la nappe compris entre 152 et 1824 g par m2 de surface également, on obtiendra après l'opération d'aiguillage un poids total compris entre 608 et 3648 g par m2 de surface, en utilisant 77 à 387 pénétrations des aiguilles par cm2.
La longueur et le denier des fibres aiguillées dans la toile de base peuvent tre amenés à varier. Un denier plus gros donne dans la toile des canaux de section plus grande et, étant donné que le caoutchouc coule dans ces canaux pendant l'imprégnation, il en résulte une meilleure élasticité du produit terminé. Puisque, quand on utilise un denier relativement gros, le nombre de fibres est peu élevé dans un poids donné de fibres, il peut tre avantageux de mélanger des deniers différents afin d'obtenir certains résultats dans le produit terminé.
L'épaisseur de la couche de support est déterminée par la grosseur des fils de la toile de base, par l'armure et par la quantité de fibres mécaniquement bloquées dans la toile par l'opération d'aiguillage.
Pendant que s'effectue l'opération d'aiguillage, la toile de base est maintenue sous tension appliquée dans le sens de la longueur des fils.
Des courroies de transporteur donnant toute satisfaction ont été confectionnées suivant la présente invention en utilisant comme couche de support les produits aiguillés décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 3090101 et 3123892.
Dans sa forme de réalisation préférée, la couche de support est stabilisée avant son imprégnation. Si les matières employées peuvent tre stabilisées à chaud, la couche de support est stabilisée par exposition à la chaleur, à une température dépassant normalement celle à laquelle la courroie sera exposée en cours de service, et sous une tension s'appliquant dans le sens de la longueur des fils, dont la valeur dépasse également celle à laquelle la courroie sera soumise en cours d'usage. A titre d'exemple, dans une certaine application où la courroie devait tre utilisée dans un tunnel d'air chaud dans lequel la température était de 1750 C, la couche de support a été stabilisée à une température dépassant 1750 C.
En fonction de l'usage attendu, la stabilisation à chaud de la courroie peut tre effectuée par application de la chaleur à la toile de base avant l'opération d'aiguillage et, par la suite, par application de la chaleur à la couche de support à l'issue de cette opération, ainsi qu'il ressort du brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3123892 précité, ou bien par application de la chaleur uniquement à la couche de support comme il ressort du brevet
No 3090101 des Etats-Unis d'Amérique précité.
Etant donné que certaines fibres, comme par exemple les fibres naturelles, ne sont pas susceptibles de stabilisation à chaud, la stabilisation de la couche de support, quand de telles fibres sont utilisées, s'accomplit par une opération d'aiguillage effectuée sous une tension supérieure à celle que la courroie pourra rencontrer en cours de service.
Différents exemples de couches de support sont données ci-après.
Exemple 1
Une toile de base en coton est confectionnée en formant d'abord un fil correspondant au No 12 des 5,2 tours/cm de torsion à droite, 4 brins avec 2,2 tours
par cm de torsion à gauche formés en un câblé de 5 brins
de 0,8 par cm de torsion à droite à la fois dans la chaîne et dans la trame. La toile est tissée unie en utilisant 7 fils de chaîne et 8 fils de trame. On obtient ainsi un tissu d'environ 820 g/m2, et ce tissu est abondamment humecté et préétiré avant l'opération d'aiguillage, ce qui lui permet de se rétrécir librement dans le sens de sa largeur. Des fibres sont aiguillées dans ce tissu de base, lesquelles consistent en un mélange de Dacron > y et de Nylon et à l'issue de l'aiguillage ajoutent un poids de 304 g/m2 à celui du tissu de base.
L'opération d'aiguillage s'effectue sous une tension de 677 kg par 254 cm de largeur, et 100 g/m2 sont ajoutés sur le dessous en une passe dans l'aiguilleuse et 204g/m2 sur le dessus en deux passes dans l'aiguilleuse. La couche de support ainsi confectionnée est synthétique à 24 %.
Exemple 2
Dans cet exemple, une toile de base en coton et synthétique est confectionnée en utilisant, à la fois dans la chaîne et dans la trame, des fils consistant en 4 brins de fil de coton No 12 avec 4,4 tours par cm de torseur à droite et un brin de fil de polyester Dacron de 440 deniers ayant 0,8 tour par cm à gauche. 5 de ces fils sont doublés et sont torsadés avec 2 tours par cm à gauche.
Le tissage est à armure à chaîne flottante du type satin.
L'armure utilise 60 fils de chaîne (afin d'obtenir la résistance longitudinale), et 14 fils de trame afin d'aboutir à un tissu d'environ 1520g par m2. Dans cette toile de base, sont aiguillées deux couches de Dacron sur le dessus, ce qui ajoute un poids de 304 g par m2, sous une tension de 677 kg par 254 cm de largeur. Cette couche de support est ensuite préétirée à l'état humide et séchée.
Exemple 3
Le troisième exemple concerne un tissage uni. utilisant des fils de chaîne qui consistent en un mélange de 60 % de Dacron en fibres de 6 deniers et 76 mm et de 40 % de Nylon en fibres de 18 deniers et 101 mm, donnant un total de 250 deniers à torsion serrée. qu'cn triple ensuite à retordage moyen. La trame consiste en un mélange de 50 % de Nylon en fibres de 18 deniers et 101 mm et de 50 t0 de Dacron en fibres de 6 deniers et 76 mm, ce qui donne un total de 125 deniers à retordage moyen, qu'on triple ensuite avec un retordage serré.
Pendant le tissage, on utilise 12 fils de chaîne et 10 fils de trame, pour obtenir un tissu pesant 760g/m2. Des fibres sont aiguillées dans cette toile de base, lesquelles sont un mélange de 75 % de Nylon et de 25 % de Dacron , ce qui ajoute un poids de 152 g/m2 et l'opération d'aiguillage est effectuée sous une tension de 3,5 kg par 2.5 cm de largeur. A ce stade, la stabilisation de la couche de support est assurée en appliquant une température de 1770 C, tout en maintenant la couche de support sous une tension de 4,5 kg par 2.5 cl et en exposant pendant 10 minutes la couche de support à la température précitée.
Dans cet exemple particulier, il convient de signaler que pour la chaîne on peut utiliser des multifilaments de Nylon de 840 deniers, ou bien du Dacron de 1100 deniers en réglant le numéro du fil de la chaîne et de la trame et en aiguillant jusqu'à l'épaisseur correcte.
La couche de support est ensuite complètement imprégnée d'une matière caoutchouteuse, choisie parmi les matières à la fois naturelles et synthétiques, comme par exemple le Néoprène , le caoutchouc nitrile. le vinyle, les silicones, l'uréthane, ou une autre matière semblable au caoutchouc. L'imprégnation peut s'effectuer par un moyen quelconque approprié, par exemple par immersion ou par absorption (avec ou sans chaleur et/ou pression). Après l'imprégnation, un revtement de surface est appliqué, si un usage particulier le rend souhaitable.
N'importe quelle couche de support réalisée suivant la technique ci-dessus, peut tre imprégnée en appliquant sur sa surface un excès de latex, le latex étant alors absorbé par la couche. Dans un exemple particulier, une solution de latex d'environ 50 % de solides a été appliquée aux couches de support obtenues dans les exemples 1, 2 et 3 ci-dessus, par l'intermédiaire d'un cylindre immergé en contact des couches, ce qui a augmenté de 60 % le poids de la couche de support. La viscosité du latex mesurée à 250 C par un viscosimère Brokfield en utilisant une broche No 4 tournant à 20t/mn était de 300 à 400 (plus ou moins 100) centipoises.
Après imprégnation, la couche-support doit tre vulcanisée.
Un autre exemple d'un procédé d'imprégnation consiste à immerger dans le latex la couche de support, à essorer l'excès de latex et ensuite à effectuer la vulcanisation.
Si nécessaire, un revtement de surface peut tre appliqué après l'imprégnation et avant la vulcanisation.
A titre d'exemple, une couche de support imprégnée de la façon décrite ci dessus a été séchée après imprégnation et sablée de façon à développer une surface unie, puis a été revtue d'une solution de latex possédant une viscosité de 4000 centipoises (plus ou moins 400) déterminée de la mme manière que ci-dessus, et enfin vulcanisée.
Si on le désire, plusieurs couches de revtement peu vent t tre déposées au couteau ou à la raclette sur la sur- face. avec un séchage après l'application de chaque couche de revtement et une vulcanisation après l'application du revtement final.
Comme autre exemple, après imprégnation et séchage, une couche de caoutchouc peut tre étendue sur la surface, comprimée jusqu'à une forme extérieure de surface voulue, et ensuite vulcanisée.
On a constaté qu'il était possible d'effectuer l'imprégnation en appliquant une couche de caoutchouc sur la surface de la couche de support et, grâce à la chaleur et à la pression, de provoquer l'écoulement du caoutchouc dans la couche de support. Dans ce cas, une imprégnation antérieure n'est pas nécessaire. La surface qui en résulte peut tre unie ou comporter un dessin, si on le désire.
Les produits obtenus grâce aux procédés ci-dessus présentent de nombreux avantages. La suppression de la structure à plis élimine la cause principale des ruptures des courroies, à savoir, la séparation des plis, et de plus grâce à la présente invention l'effilochage des bords des courroies se trouve nettement diminué.
Les fibres aiguillées dans la toile de base agissent comme autant de ressorts protégés par le caoutchouc et le supportant.
Les chocs provoqués par les charges se répartissent plus facilement dans le caoutchouc supporté par les fibres, lequel peut recevoir toute épaisseur raisonnable.
La matière dont est faite la toile de base peut tre choisie de façon à donner de la stabilité à la toile et les fibres aiguillées dans la toile peuvent tre choisies de façon à supporter b caoutchouc. La fatigue du caoutchouc est diminuée par le support que leur assurent ces fibres synthétiques, qui dépassent dans tous les sens, dont certains sont perpendiculaires à la surface de chargement de la courroie.
Le fait que les fibres soient entourées de caoutchouc améliore la stabilité mécanique dans un large intervalle de températures.
Avec le type de courroie décrit ci-dessus, il est possible d'obtenir une meilleure extensibilité, si la matière de base est durcie à chaud avant son imprégnation, et également des conditions d'hygiène meilleures s'il s'agit de transporter des aliments, aussi bien qu'une résistance améliorée aux variations de températures et une excellente stabilité dans presque tons les milieux environnants.
REVENDICATIONS
I. Procédé de fabrication d'une courroie de transporteur, caractérisé en ce qu'il consiste tout d'abord à tisser un tissu de base, à fixer sur ce tissu de base une série de fibres au moyen d'une opération d'aiguillage, à imprégner complètement le tissu de base d'un caoutchouc et à appliquer de la chaleur pour vulcaniser le caoutchouc.