Procédé pour former ou revêtir des articles en polyuréthane
La présente invention se rapporte à un procédé pour former des articles ou revêtir des articles en polyuréthane.
De nombrux objets tels que des courroies, des roues et des cylindres, pour n'en citer que quelques-uns, sont revêtus de polyuréthane, ou dans lie cas des courroies, ils sont réalisés entièrement en polyuréthane, qui le plus souvent est coulé soit à la température ambiante soit à des températures légèrement plus élevées. La coulée du polyuréthane est extrêmement difficile, elle prend du temps et les résultats sont incertains.
Dans le cas de roues et de cylindres, le seul procédé pratique dont on disposait jusqu'à présent consistait à couler sur un corps ou un noyau cylindrique une couche externe de polyuréthane dont le diamètre était beaucoup plus grand que celui du cylindre fini et de meuler la surface nouvellement moulée ou le chemin de roulement jusqu'à ce qu'il ait @e diamère voulu et qu'il soit concentrique à l'axe de la roue ou de cylindre.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on distribue du polyuréthane fluide sur une surface mobile, dont la vitesse est en relation étroite avec la vitesse d'écoulement du polyuréthane, en ce que l'on soumet le polyuréthane à une opération d'égalisation pour obtenir une forme préliminaire de l'article dont une surface est seule exposée, en ce qu'on laisse ce polyuréthane se solidifier partiellement ou en ce que l'on provoque cette solidification,
en ce que l'on dlspose sur la surface exposée une couche d'un liquide visqueux et en ce que l'on soumet la surface exposée de l'article ainsi partiellement formé à une pression exercée par une autre surface mobile de telle manière qu'il se produit un effet de cisaillement propre à aboutir à la forme définitive dudit article et en ce que l'on cuit ainsi formé.
A titre d'exemple, le procédé suivant la présente invention est illustré sur les dessins annexés, sur lesquels
La fig. 1 est une représentation d'une forme d'un appareil qui pourrait être utilisé pour revêtir ou pour former une courroie
la fig. 2 est une vue en élévation de bout de l'appa reiii représenté sur la fig. 1
la fig. 3 est une vue en élévation dle bout d'un noyau cylindrique, montmnt l'application maudit noyau d'un revêtement de polyuréthane;
la fig. 4 est une vue illustrant la génération d'une surface de roulement sur une roue;
la fig. 5 est une vue fragmentaire en coupe, à plus grande éclieHe, de l'appareil il'urtré sur la fig. 4.
De façon générale, dans la mise en pratique du procédé exposé ici, on fait écouler du polyuréthane alors qu'il est encore à l'état fluide, sur une surface mobile telle que la surface d'une courroie, d'un cylindre ou d'une roue. Dans @e cas d'un cylindre, on fait écouler la matière sur ce dernier avec l'épaisseur nécessaire et suivant un taux d'écoulement compatible avec la vitesse de rotation du cylindre de manière que la matière fluide déposée sur ce dernier ne s'en écoule pas. Il en résulte qu'il y a au début une accumulation d'une quantité de matière plus grande à la surface circonféretielle inférieure du cylindre, accumu ation qui est sensiblement supprimée par un nivellement postérieur, destiné à l'obtention d'un ensemble concentrique.
Quand il s'agit de revêtir ou de former une courroie, on fait écouler le polyruéthane fluide sur la courroie et ce polyuréthane est formé préalablement par plusieurs lames racleuses de manière à avoir l'épaisseur désirée et à présenter une forme généra@e sur la surface de la courroie tandis que cette derneière se déplace à une vitesse contrôlée. Dans le cas où la matière est très fluide, il peut être prévu des barrages appropriés le long des bords de la courroie. afin qule la matière soit retenue jusqu'à ce qu'elle soit suffisamment consistante pour conserver Sa forme.
Après qu'a été effectué le dépôt de polyuréthane ayant l'épaisseur nécessaire et après que ce dépôt s'est durci pour passer à un état semi-plastique, mais encore fluide, on fait écouler sur toute sa surface une couche ou un film épais d'une substance huileuse de manière à enrober complètement la couche de polyuréthane.
Cette Isubstance huileuse peut être de toute consistance capable de former un filin qui est maintenu sur le polyuréthane pendant une opération, qui suit, de travail dynamique ou d'application d'une pression. Cette application d'une pression est effectuée au moyen' d'une surface mobile, de préférence au moyen dPun cylindre qui se trouve sur le polyuréthane recouvert d'huile et qui est en contact avec ce dernier sous une pression suffisante pour produire un écoulement dynamique du polyuréthane afin de niveler le polyuréthane appliqué et de chasser par compression toutes 'les poches ou bulles d'air pouvant être présentes dans la couche,
La surface efficace de ce cylindre avance dans la même direction et de préférence à une vitesse sensiblement égale ou à une vitesse de 10% à 25% supérieure à celle de la couche de polyuréthane. La vitesse de rotation du cylindre peut être variée pendant la marche de la machine en augmentant ou en diminuant l'action de cisaillement. La pression appliquée est très faible, de l'ordre de quelques dizaines de grainmes par centimètre carré, de manière à ne pas déranger la couche déjà cuite au-delà de ce qui est nécessaire pour assurer Fégalisation et b lissage,
destinés à la rendre uniforme et à chasser'es bulles ou poches de gaz. Après l'égalisation et le plissage, on laisse le polyuréthane mûrir et, si on le désire, ce mûrissement peut être accéléré par une application de chaleur faite pendant une période de temps importante.
Dans le cas de l'application d'un revêtement sur une courroie ou d'une surface de roulement sur un cylindre ou sur une roue, on applique un agent de 'iaison à la courroie, au cylindre ou à la roue de manière à assurer une liaison permanente entre l'élément dont il s'agit et le polyuréthane appliqué. Quand il s'agit de fabriquer une courroie constituée entièrement par du polyuréthane ou de fabriquer sur un mandrin une couronne en polyu- réthane telle qu'une bague de garniture, on applique un agent de libération à la surface sur.'aquelle l'objet est formé et l'on arrache ensuite de cette surface la courroie ou la couronne.
En tout cas, on obtient les résultants les meilleurs et les plus appropriés si la lame racoleuse communique à la couche de polyuréthane une forme préliminaire assurant que dans 'e formage final par des cylindres ou par d'autres moyens d'emprisonnement, il y aura un travail dynamique important de la couche de polyuréthane, perpendiculairement à la direction du mouvement de surface de la couche, de manière à chasser les poches ou les bulles de gaz et à remplir tous l'es points faibles de la surface. Par conséquent, par exemple, une surface qui doit en définitive être plane est de préférence travaillée au préalable.
par la lame racleuse de manière à avoir une forme légèrement convexe ou une forme très peu profonde en forme de V renversé.
D'une manière analogue, on obtient des résultats particulièrement satisfaisants lorsque l'angle entre les tangentes à la surface de sulpport (soit courroie, soit cylindre) et à la surface du cylindre d'emprisonnement, dans la zone de serrage du cylindre d'emprisonnement, est assez peitit. On obtient les meilleurs résu tats en faisant passer lia couche de polyuréthane à travers une zone de serrage où l'angle entre tangentes est compris entre 50 environ et 170 environ. Avec un angle supé rieulr à 220 environ, les résultats en général ne sont pas , satisfaisanbs.
Sur les fig. 1 et 2, on a représenté une courroie sans fin 11 de préférence en Téflon ou en acier inoxydable, ayant une grande longueur commandée positivement à une vitesse donnée. Au-des, sus de l'extrémité postérieure du brin supérieur de cette courroie est dis posée une trémie appropriée 12 qui a un canal de sortie dont les dimensions sont prévues pour débiter sur @a surface de la courroie et sur toute sa largeur un courant constant de polyuréthane 13 ayant une épaisseur désirée et pouvant avoir toute consistance désirée:
depuis une consistance très fluide jusqu'à une résistance semi fluide. Afin d'empêcher une matière très fluide de ls'écou- ler au-delà des côtés de la courroie 11, il est prévu des barrages appropriés, se présentant sou, s la forme de courroies d'emprisonnement 14, verticales dans l'ensemble, qui sont commandées à la même vitesse que la courroie 11 et qui sont disposées suivant chacun des bords de cette dernière.
Lorsque la courroie 11 avance, avec'a couche de polyuréthane 13 appliquée sur elle et naturellement à un état inégal, elle est transportée au-dlessous d'une lame racleuse 15. Pendant cette période, le polyuréthane mûrit partiellement pour devenir semi-plastique, c'est-à-dire pour passer dans un état dans lequel il conserve sensiblement sa, forme, et il est transporté ensuite au-dessous d'un ou de plusieurs rou- @eaux ou cylindres tels que le cylindre commandé 16.
Avant que le polyuréthane passe au-idessous du cylindre il reçoit sur toute sa surface une couche épaisse d'une substance huileuse (qui peut être de l'huile pour moteur No 30), qui est déposée sur toute sa surface au moyen d'un ajutage 17 d'amenée d'huile. De préférence, lai substance hm.ieuse est appliquée au côté amont du cylindre.
Cette couche ou enveloppe huileuse est essentielle pour empêcher le polyuréthane semi-polymérisé de coller contre le cylindre 16. Naturellement, on peut se servir aussi de toute substance fluide ayant la propriété d'empêcher le polyuréthane de coller contre le cylindre.
Le cylindre 16, qui alppliqule la pression minimale au po@'yuréthane, fonticonnc pour égaliser ou pour lisser la couche 13 de polyuréthane, de sorte que la courroie résultante ou le revêtement résultant a une épaisseur uniforme sur toute l'étendue de sa longueur et ide. sa largeur.
Le cylindre 16 est porté dans un bâti qui peut être réglé par rapport à la courroie 11 au moyen d'un ensemble hydraulique 18 à cylindre et piston, de manière à établir le contact nécessaire avec la couche pendant l'opération de travail dynamique et d'égalisation et à régler l'épaisseur de la couche finie. On fait tourner le cylindre à une vitesse convenant pour qu'il ait une vitesse superficielle égale ou légèrement supérieure à celle de l'avancement de la couche 13 se trouvant en dessous, mais quand on désire brunir la surface de la couche de polyuréthane, on fait tourner le cylindre 16 à une vitesse plus lente.
Après que la couche lissée a quitté le cylindre, de la chaleur peut être appliquée, par exemple au moyen de lampes infrarouges (non représentées) pour hâter la polymérisation ou le mûrissage de ladite couche.
Quand la couche de polyuréthane est destinée à constituer un revètement pour @a courroie, on revêt ladite courroie au début avec un agent de liaison, tandis que, lorsque la courroie et la couche de polyuréthane doivent être séparées après la cuisson de ce dernier, on revêt de préférence la courroie avec un agent de libération. Dans l'un et L'autre cas, on revêt les courroies d'emprisonnement 14 avec un agent de libération. On peut se procurer ces deux ingrédients dans le commerce, dans lequel ils sont bien connus, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de les décrire.
Dans un but d'illustration seulement, on a représenté un cylindre unique 16. Du fait que la surface du revêtement de polyuréthane effectue seulement un passage unique au-dessous de cylindre 16, il est nécessaire dans la pratique de prévoir une série de ces cylindres pour obtenir un travail et un formage appropriés du revêtement, les cylindres les plus éloignés de la @ame racleuse étant très légèrement plus près de la courroie que le cylindre entrant le premier en contact avec le revêtement.
Au lieu de se servir de cylindres 16, on peut se servir d'une courroie de formage mobile pour entrer en contact avec la couche de polyuréthane sur une on gueux étendue et sous un angle très petit par rapport à la surface de contact de la courroie.
On peut se servir aussi du type de traitement de courroie pour fabriquer des garnitures en bandes continues ayant différentes formes superficielles en faisant usage d'une lame racleuse qui communique au revêtement une forme préliminaire appropriée et en faisant usage de cylindre qui donnent au revêtement une forme finale désirée. On peut régler aussi la forme de la surface inférieure en faisant usage d'une courroie de support 11 ayant la configuration désirée.
Dans le cas où il s'agit d'une surface de roulement de noyau de cylindre ou de roue, on peut se servir d'une structure représentée à titre d'exemple sur la fig. 3. Le polyuréthane est déposé ici sous forme fludie à partir d'une trémie 20 sur un noyau de cylindre ou ser une roue 19 tandis que ce noyau ou cette roue exécute un mouvement de rotation dans un plan vertical autour de son axe horizontal. Le polyuréthane peut avoir n'importe quelle consistance d'écoulement et la roue, ou le noyau, est commandée de manière que sa vitesse superficielle soit sensiblement égale au taux d'écoulement par gravité de la matière, ce qui empêche la matière de s'égoutter du noyau de cylindre.
La vitesse de rotation doit être suffisamment lente pour éviter une force centrifuge qui pourrait projeter la matière hors de noyau de cylindre ou de la roue.
Toutefois. 'a matière appliquée peut acquérir une épaisseur plus grande à sa partie inférieure, en 21, et en conséquence il est prévu une lajme racleuse 22 qui est destinée à foncitonner en tant que lame retardatride et de formage. Ouand elle est soumise ensuite à la pression d'un cylindre commandé 23, la couche qui est maintenant partiellement polymérisée, est égalisée de manière à fournir une couche ou bande de roulement exactement concentrique. Ici encore, il est nécessaire d'appliquer une couche épaisse ou une enveloppe épaisse d'une substance huileuse sur le polyuréthane avant que ce dernier atteigne le cylindre 23 et subisse son action.
On peut y parvenir en prévoyant un ajutage 24 d'alimentation dans une position telle qu'il débit la substance sur le cylindre 23. Comme précédemment, le cylindre 23 est commandé de manière à avoir une vitesse super- ficielle qui ne soiit pas inférieure à la vitesse superficielle de la couche de polyuréthane et i.' est réglable par rapport à la surface du cylindre ou de la roue au moyen d'un ensemble hydraulique 23a à cylindre et piston.
Sur les fig. 4 et 5, qui représentent l'exécution de la surface de roulement d'une roue, on fait tourner la roue 25 à une vitesse donnée autour de son axe horizontal, pendant que s'effectue l'application d'une couche épaisse 26 de polyuréthane fluide. Le cylindre de pression ou cylindre de lissage 27 est, dans cet exemple, muni d'un canal circonférentiel ayant la forme que l'on désire donndr à la bande de roulement et il a de préférence des ailes circonférentielles de bordure 28 qui recouvrent la roue 25 pour enlever par cisaillement tout polyuEré- thane en excès qui pourrait avoir tendance à s'écouter axialement pendant l'opération d'égalisation. De nouveau,
le cylindre peut être réglé par rapport à la surface de la roue 25, de préférence au moyen d'un ensemble hydraulique 27a à cylindre et piston. Comme précé demment, une couche épaisse 29 d'une substance huileuse recouvre complètement le polyuréthane pour l'empêcher de coller au cylindre 27. L'exécution du procédé est terminée après que la matière plastique a été suffisamment polymérisée pour conserver la forme qu'elle doit avoir. Dans l'appareil des fig. 4 et 5, la trémie 120 d'alimentation a un bord inférieur 120a qui fait office de lame racleuse pour retarder l'écoulement de la matière et donner à la couche une forme préliminaire.
Le procédé ci-dessus peut être exécuté aux températures ambiantes mais s'il est exécuté à des températures plus élevées pouvant atteindre jusqu'à 149 C environ, le temps nécessité peut être proportionnellement plus court. En. outre, quand on opère à une tem pérature relativement basse, on peut ajouter au polyuréthane un accélérateur, tandis que, lorsqu'on opère à des températures relativement élevées, on peut ajouter un retardateur de sorte qu'on a en définitive un contrôle absolu sur le laux de polymérisation ou cuisson.
A titre d'exemple, quand on fabrique une roue ou un cylindre nécessitant environ 0,450 kilogramme de polyuréthane ayant une viscosité qui est sensiblement celle de l'huile pour moteur No 5, la couche de polyuréthane est constituée jusqu'à l'épaisseur nécessaire pendant une période d'environ 5 minutes tandis qu'elle est préalablement égalisée et formée par la lame racleuse.
Le cylindre de pression ou d'éga@isation est alors déplacé progressivement en contact avec la couche de polyuréthane qui est enveloppée dans la substance huileuse et il lui est permis d'agir sur ladite couche pendant environ trois minutes. Pendant ce temps, il est déplacé progressivement vers l'intérieur au moyen de l'ensemble hydraulique à cylindre et piston pendant que le formage et "égalisation se poursuivent. Ces intervalles de temps peuvent naturellement varier suivant la température et suivant qu'il a été ajouté ou non au polyuréthane un retardateur ou un accélérateur.
Dans un certain cas, le polyuréthane peut avoir une viscosité correspondant sensiblement à la viscosité d'une graisse lourde et dans ce cas on peut réduire les intervalles de temps en augmentant les vitesses respectives de la surface appliquée et du cylindre.
On peut fabriquer toute une variété de roues ou de cylindres ayant des bandes de roulement en faisant varier la forme initiale conformément à laquelle la couche de polyuréthane est formée par la lame racleuse et en faisant varier la forme du cylindre de pression.
En outre, on peut fabriquer des objets tels que des bagues toriques ou autres garnitures annullaires ayant des sections droites différentes en faisant écouler le polyuré- thane sur un mandrin ayant une configuration de surface appropriée, en le soumettant à un formage préa- lable exécuté à l'aide d'une lame racleuse de forme appropriée et en le soumettant à un formage final exécuté au moyen d'un cylindre de forme appropriée.
Dans les cas où l'on revêt un cylindre ou une roue, on munit la surface extérieure du cylindre ou de la roue d'un agent de liaison, tandis que la fabrication d'éléments annulaires tels que des bagues toriques nécessite qu'un agent de libération soit appliqué au mandrin.