FR2519580A1 - Resin container for radioactive or toxic wastes - mfd. without residual stress using elastomer core in rigid mould - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de fabrication d'un conteneur en rési ne, utilisable notamment pour le conditionnement de déchets radioactifs ou toxiques et un conteneur obtenu par ce procédé. The subject of the present invention is a method and a device for manufacturing a container made of resin, usable in particular for the packaging of radioactive or toxic waste and a container obtained by this method.
De façon plus précise, elle concerne la fabrication d'un conteneur de déchets radioactifs en résine pure, utilisé dans les dispositifs de confinement à long terme de déchets radioactifs. On sait que de tels dispositifs doivent répondre à des caractéristiques très strictes, notamment en ce qui concerne leurs propriétés de résistance à la lixiviation par l'eau du sol ou par l'eau de mer, leur résistance aux intempéries et leur résistance mécanique. More precisely, it relates to the manufacture of a container of radioactive waste in pure resin, used in devices for the long-term containment of radioactive waste. It is known that such devices must meet very strict characteristics, in particular with regard to their properties of resistance to leaching by soil or sea water, their resistance to weathering and their mechanical resistance.
Jusqu'à présent, les déchets ont généralement été traités par enrobage dans des matériaux tels que le verre, le bitume, le béton et les résines thermodurcissables, puis stockés dans des récipients. Parmi ces matériaux, les résines thermodurcissables présentent un grand intérêt car elles permettent, d'une part, de limiter les dimensions des récipients de stockage et d'obtenir, d'autre part, les plus faibles taux de lixiviation. Until now, waste has generally been treated by coating in materials such as glass, bitumen, concrete and thermosetting resins, then stored in containers. Among these materials, thermosetting resins are of great interest because they make it possible, on the one hand, to limit the dimensions of the storage containers and, on the other hand, to obtain the lowest leaching rates.
Par ailleurs, on a découvert récemment qu'en utilisant de plus dans les dispositifs de confinement de déchets radioactifs un conteneur en résine thermodurcissable pure, on améliorait de façon très importante la résistance à la lixiviation des déchets grâce à la présence de cette barrière étanche et continue de résine thermodurcissable pure qui constitue la paroi du conteneur (voir brevet français n0 80/00230 déposé le 7 janvier 1980 au nom de la Société ECOPOL). Furthermore, it has recently been discovered that by using more in the containment devices for radioactive waste a container made of pure thermosetting resin, the resistance to leaching of the waste is very significantly improved by the presence of this impermeable barrier and continuous of pure thermosetting resin which constitutes the wall of the container (see French patent n ° 80/00230 filed on January 7, 1980 in the name of the ECOPOL Company).
Selon ce brevet, les conteneurs en résine thermodurcissable pure peuvent être préparés soit par centrifugation, soit par moulage en introduisant la résine thermodurcissable à l'état liquide entre un moule externe et un noyau en polypropylène. According to this patent, the containers of pure thermosetting resin can be prepared either by centrifugation or by molding by introducing the thermosetting resin in the liquid state between an external mold and a polypropylene core.
Cependant, la préparation de tels conteneurs par moulage pose certains problèmes car des contraintes se développent pendant le durcissement de la résine ; ces contraintes fragilisent la résine et des fentes peuvent apparaître dans la paroi du conteneur et conduire à une rupture de cette paroi. However, the preparation of such containers by molding poses certain problems because stresses develop during the hardening of the resin; these constraints weaken the resin and cracks can appear in the wall of the container and lead to a rupture of this wall.
La présente invention a précisément pour objet un procédé de fabrication d'un conteneur en résine pure qui pallie les inconvénients des procédés de moulage antérieurs. The present invention specifically relates to a method of manufacturing a container made of pure resin which overcomes the disadvantages of previous molding methods.
Le procédé, selon l'invention, de fabrication d'un conteneur en résine se caractérise en ce qu'il consiste à couler une résine liquide dans l'espace compris entre un premier moule rigide et une couche d'un matériau élastique capable d'absorber les contraintes qui se développent dans la résine lors de son durcissement, ladite couche de matériau élastique étant supportée par un second moule rigide, à laisser durcir la résine, et à démouler le conteneur en résine durcie ainsi obtenu. The method according to the invention for manufacturing a resin container is characterized in that it consists in pouring a liquid resin into the space between a first rigid mold and a layer of elastic material capable of absorbing the stresses which develop in the resin during its hardening, said layer of elastic material being supported by a second rigid mold, allowing the resin to harden, and demolding the hardened resin container thus obtained.
De préférence, selon l'invention le second moule rigide est disposé à l'intérieur du premier moule rigide. Preferably, according to the invention the second rigid mold is placed inside the first rigid mold.
On précise que selon l'invention on entend par résine liquidez un mélange liquide d'une résine (monomère ou prépolymère) et d'un composé apte à provoquer le durcissement de la résine et à la convertir en résine solide. Ainsi, lorsque la résine est une résine polyester, le mélange liquide comprend généralement une résine de polyester insaturé et un monomère vinylique tel que le styrène. Lorsque la résine est une résine époxyde, le mélange liquide comprend généralement une résine époxyde et un durcisseur constitué par exemple par une polyamine. Lorsque la résine est une résine vinylique, le mélange liquide comprend généralement un composé polyvinylique et un monomère vinylique. De pré référence, la résine utilisée est thermodurcissable (polyester ou époxyde). It is specified that according to the invention, the term “resin” means a liquid mixture of a resin (monomer or prepolymer) and of a compound capable of causing the hardening of the resin and of converting it into solid resin. Thus, when the resin is a polyester resin, the liquid mixture generally comprises an unsaturated polyester resin and a vinyl monomer such as styrene. When the resin is an epoxy resin, the liquid mixture generally comprises an epoxy resin and a hardener constituted for example by a polyamine. When the resin is a vinyl resin, the liquid mixture generally comprises a polyvinyl compound and a vinyl monomer. As a pre-reference, the resin used is thermosetting (polyester or epoxy).
Dans le procédé de l'invention, le fait de réaliser la coulée et le durcissement de la résine en intercalant dans l'-espace délimité entre deux moules une couche de matériau élastique, permet de réduire les contraintes développées par le retrait de la résine durant son durcissement par polymérisation et/ou réticulation et de diminuer ainsi la fragilité des parois du conteneur. In the process of the invention, the fact of carrying out the casting and hardening of the resin by inserting in the space delimited between two molds a layer of elastic material, makes it possible to reduce the stresses developed by the withdrawal of the resin during hardening by polymerization and / or crosslinking and thereby reducing the brittleness of the container walls.
En effet, on sait que la plupart des résines présentent l'inconvénient de donner lieu à un phénomène de retrait volumique relativement important au cours de leur durcissement par polymérisation et/ou réticulation. Selon l'invention, les inconvénients dus à ce phénomène de retrait sont en grande partie supprimés car la couche de matériau élastique absorbe le retrait de la résine. Indeed, it is known that most resins have the disadvantage of giving rise to a relatively large volume shrinkage phenomenon during their hardening by polymerization and / or crosslinking. According to the invention, the drawbacks due to this shrinkage phenomenon are largely eliminated because the layer of elastic material absorbs the shrinkage of the resin.
La nature du matériau élastique et l'épaisseur de la couche sont choisies en fonction de la résine utilisée, pour que la couche soit suffisamment soupie pour absorber les contraintes développées lors du durcissement et suffisamment dure pour ne pas s'écraser sous l'effet des pressions hydrostatiques et de retrait développées dans 11 intervalle entre les deux moules, lors de la coulée et du durcissement de la résine. The nature of the elastic material and the thickness of the layer are chosen according to the resin used, so that the layer is sufficiently supple to absorb the stresses developed during hardening and sufficiently hard not to be crushed under the effect of hydrostatic and withdrawal pressures developed in the interval between the two molds during the casting and curing of the resin.
A titre d'exemple, le matériau élastique peut être une mousse de polyéther ou une mousse de caout
chouc. Par ailleurs, la couche de matériau élastique peut être constituée de plusieurs sous-couches superposées, réalisées en matériaux différents. By way of example, the elastic material can be a polyether foam or a rubber foam
cabbage. Furthermore, the layer of elastic material may consist of several superimposed sublayers, made of different materials.
Généralement, la couche de matériau élastique a une épaisseur de 10 à 60 mm. Generally, the layer of elastic material has a thickness of 10 to 60 mm.
De p#éférence, lorsque la résine thermodurcissable est une résine époxyde, on utilise une mousse de caoutchouc car cette mousse de caoutchouc n'est pas imprégnée par la résine époxyde à l'état liquide alors que dans le cas d'une mousse de polyéther, la résine époxyde imprègne la mousse de polyéther. De ce fait, il est nécessaire d'interposer entre la mousse de polyéther et la résine liquide une feuille d'un matériau tel que le "Terphane". Preferably, when the thermosetting resin is an epoxy resin, a rubber foam is used because this rubber foam is not impregnated with the epoxy resin in the liquid state whereas in the case of a polyether foam , the epoxy resin permeates the polyether foam. Therefore, it is necessary to interpose between the polyether foam and the liquid resin a sheet of a material such as "Terphane".
Selon un mode préférentiel de mise en oeuvre du procédé de l'invention, plus particulièrement adapté à la réalisation d'un conteneur ouvert à son extrémité supérieure, on utilise un premier moule constitué par un récipient ouvert à son extrémité supérieure et muni d'un fond démontable, et un second moule constitué par un noyau dont la surface externe est recouverte d'une -couche d'un matériau élastique, ledit noyau étant disposé à l'intérieur du récipient constituant le premier moule et reposant par sa partie inférieure sur le fond démontable dudit récipient, et on remplit le premier moule de résine liquide jusqu'à un niveau supérieur à la partie supérieure du noyau constituant le second moule de façon à former les parois latérales du conteneur entre les deux moules et à former le fond du conteneur au-dessus de la partie supérieure du second moule. According to a preferred embodiment of the process of the invention, more particularly suited to the production of a container open at its upper end, a first mold is used consisting of a container open at its upper end and provided with a removable bottom, and a second mold consisting of a core, the external surface of which is covered with a layer of elastic material, said core being placed inside the container constituting the first mold and resting on the bottom with its bottom removable bottom of said container, and the first mold is filled with liquid resin to a level higher than the upper part of the core constituting the second mold so as to form the side walls of the container between the two molds and to form the bottom of the container above the top of the second mold.
Ainsi, on obtient le conteneur en résine en position renversée, ce qui permet de réaliser la coulée du conteneur en une seule opération et d'obtenir une épaisseur de paroi homogène tout en évitant d'avoir à lester le second moule interne. Thus, the resin container is obtained in the inverted position, which makes it possible to carry out the casting of the container in a single operation and to obtain a uniform wall thickness while avoiding having to ballast the second internal mold.
En effet, on pourrait mouler le conteneur en versant la résine liquide entre deux moules rigides, disposés concentriquement avec un intervalle entre les fonds des deux moules pour constituer le fond du conteneur ; mais ce mode opératoire présente certains inconvénients. Dans ce cas, avant durcissement par polymérisation ou réticulation de la résine, on obtient une pression hydrostatique importante au fond du moule, ce qui conduit à une déformation du matériau élastique et à des surépaisseurs sur le fond du conteneur. De plus, pour centrer avec précision le moule interne qui tend à flotter, il est nécessaire de lester celui-ci d'au moins 200 kg pour réaliser un conteneur d'une contenance voisine de 200 1. De ce fait, l'épaisseur du fond et des parois du conteneur est difficilement homogène et reproductible. Indeed, one could mold the container by pouring the liquid resin between two rigid molds, arranged concentrically with a gap between the bottoms of the two molds to form the bottom of the container; but this procedure has certain drawbacks. In this case, before hardening by polymerization or crosslinking of the resin, a high hydrostatic pressure is obtained at the bottom of the mold, which leads to a deformation of the elastic material and to excess thicknesses on the bottom of the container. In addition, to precisely center the internal mold which tends to float, it is necessary to ballast it with at least 200 kg to make a container with a capacity close to 200 1. Therefore, the thickness of the bottom and walls of the container is hardly homogeneous and reproducible.
En revanche, lorsqu'on utilise les deux moules de l'invention pour former le conteneur en position renversée, on peut solidariser les fonds des deux moules, ce qui évite les problèmes de centrage et de lestage du second moule interne et permet l'obtention de conteneurs dont le fond et les parois latérales ont des épaisseurs homogènes et reproductibles. On the other hand, when the two molds of the invention are used to form the container in the inverted position, the bottoms of the two molds can be joined together, which avoids the problems of centering and ballasting of the second internal mold and makes it possible to obtain containers whose bottom and side walls have homogeneous and reproducible thicknesses.
Enfin, dans le cas où on moule le conteneur en position normale, il est nécessaire de réaliser la coulée de résine en deux étapes pour obtenir des parois latérales de hauteur voulue. En effet, lorsqu'on verse la résine liquide entre deux moules concentriques rigides, il est nécessaire de couler tout d'abord le fond du conteneur, puis d'attendre le durcissement du fond avant de couler la résine constituant les parois latéralles, et d'opérer généralement en plusieurs fois pour ajuster le niveau de liquide et obtenir la hauteur voulue. Finally, in the case where the container is molded in the normal position, it is necessary to carry out the resin casting in two stages to obtain side walls of desired height. In fact, when pouring the liquid resin between two rigid concentric molds, it is necessary first to pour the bottom of the container, then wait for the bottom to harden before pouring the resin constituting the side walls, and d '' generally operate in several stages to adjust the liquid level and obtain the desired height.
En revanche, dans le mode préférentiel de mise en oeuvre du procédé de l'invention, la résine est coulée en une seule fois sans ajustement de niveau, ce qui permet de gagner un temps appréciable lors de la fabrication. On the other hand, in the preferred embodiment of the process of the invention, the resin is poured in one go without level adjustment, which saves appreciable time during manufacture.
De plus, on obtient des bords nets sur les parois latérales du conteneur en solidarisant entre eux les fonds des deux moules. De préférence, pour améliorer l'étanchéité, on interpose un joint d'étanchéité entre le fond du premier moule et la partie inférieure du second moule. Ce joint est constitué par exemple par une feuille de latex. Ainsi, on obtient une bonne étanchéité par écrasement sur la feuille de latex de la partie inférieure du second moule interne, qui est luimême vissé en appui sur le premier moule externe. In addition, clear edges are obtained on the side walls of the container by joining together the bottoms of the two molds. Preferably, to improve the seal, a seal is interposed between the bottom of the first mold and the bottom of the second mold. This seal is constituted for example by a sheet of latex. Thus, a good seal is obtained by crushing on the latex sheet of the lower part of the second internal mold, which is itself screwed in abutment on the first external mold.
Selon 11 invention, pour faciliter le démoulage du conteneur en résine, le second moule interne a de préférence une forme tronconique et le premier moule externe a une forme cylindrique de section circulaire, le second moule reposant par sa grande base sur le fond du premier moule. According to the invention, to facilitate demolding of the resin container, the second internal mold preferably has a frustoconical shape and the first external mold has a cylindrical shape of circular section, the second mold resting by its large base on the bottom of the first mold. .
Par ailleurs, pour faciliter également le démoulage, on recouvre la paroi du premier moule qui sera en contact avec la résine liquide, d'un matériau facilitant le démoulage tel que du chlorure de polyvinyle ou du téflon. Selon le procédé de l'invention, on peut aussi n'enlever que le moule rigide intérieur lors du démoulage et conserver ainsi le moule rigide externe qui renforce le conteneur. Furthermore, to also facilitate demolding, the wall of the first mold which will be in contact with the liquid resin is covered with a material which facilitates demolding, such as polyvinyl chloride or Teflon. According to the method of the invention, it is also possible to remove only the internal rigid mold during demolding and thus keep the external rigid mold which reinforces the container.
Selon le procédé de l'invention, on peut aussi protéger la paroi-extérieure du conteneur en résine au moyen d'une enveloppe extérieure en matière plastique renforcée par des fibres de verre, par exemple, en résine époxyde renforcée par des fibres de verre ou en résine polyester renforcée par des fibres de verre. According to the process of the invention, the outer wall of the resin container can also be protected by means of an outer casing of plastic material reinforced with glass fibers, for example, of epoxy resin reinforced with glass fibers or in polyester resin reinforced with glass fibers.
Selon un premier mode de réalisation, cette protection est réalisée lors du moulage du conteneur. According to a first embodiment, this protection is carried out during the molding of the container.
Dans ce cas, on recouvre la paroi du premier moule qui sera en contact avec la résine, d'une couche de matière plastique renforcée par des fibres de verre, qui constituera ensuite après durcissement de la résine l'enveloppe extérieure de protection. Selon ce premier mode de réalisation, cette protection peut servir, dans certains cas, de premier moule rigide ; cela facilite encore la réalisation des conteneurs.In this case, the wall of the first mold which will be in contact with the resin is covered with a layer of plastic material reinforced with glass fibers, which will then constitute, after the resin has hardened, the outer protective envelope. According to this first embodiment, this protection can serve, in certain cases, as a first rigid mold; this further facilitates the production of the containers.
De même, selon ce premier mode de réalisation, seule la paroi cylindrique du conteneur est recouverte d'une couche de matière plastique renforcée, il est alors nécessaire de renforcer aussi le fond. Likewise, according to this first embodiment, only the cylindrical wall of the container is covered with a layer of reinforced plastic, it is then necessary to also reinforce the bottom.
Pour cela, deux techniques peuvent être utilisées - collage sur le fond du conteneur, au moyen de la ré
sine pure, d'un disque de matière plastique renforcée
possédant un bord relevé ; - collage sur le fond du conteneur, au moyen de la ré
sine pure, d'un disque de matière plastique renforcée
dont le diamètre est au plus égal au diamètre inté
rieur du cylindre.For this, two techniques can be used - bonding on the bottom of the container, by means of the re
pure sine, of a reinforced plastic disc
having a raised edge; - gluing on the bottom of the container, by means of the re
pure sine, of a reinforced plastic disc
whose diameter is at most equal to the internal diameter
laughing cylinder.
Selon un second mode de réalisation, on forme cette protection après démoulage du conteneur en résine. Dans ce cas, on dépose sur la surface externe du conteneur au moins une couche de fibres de verre imprégnées de résine liquide. According to a second embodiment, this protection is formed after demolding the resin container. In this case, at least one layer of glass fibers impregnated with liquid resin is deposited on the external surface of the container.
Lorsque le conteneur en résine ainsi obtenu est destiné au stockage de déchets radioactifs solides anguleux, on protège de préférence le fond interne du conteneur en disposant sur le fond un dispositif amortisseur de chocs constitué par exemple par un premier disque formé d'une tresse métallique en ruban enroulé en spirale, ce premier disque étant surmonté d'un second disque constitué par une tôle métallique percée de trous. Ainsi, si des déchets solides métalliques anguleux tombent accidentellement au fond du conteneur lors de l'opération de remplissage, on évite une détériora tion de la paroi interne du conteneur sous le choc. Le dispositif amortisseur est prévu pour recevoir des objets de 10 kg tombant de 1 m de hauteur sans que ceuxci n'atteignent la paroi en résine du conteneur. When the resin container thus obtained is intended for the storage of angular solid radioactive waste, the internal bottom of the container is preferably protected by placing on the bottom a shock absorbing device constituted for example by a first disc formed of a metallic braid in ribbon wound in a spiral, this first disc being surmounted by a second disc constituted by a metal sheet pierced with holes. Thus, if angular metallic solid waste accidentally falls to the bottom of the container during the filling operation, a deterioration of the internal wall of the container is avoided under impact. The shock absorbing device is designed to receive 10 kg objects falling from 1 m in height without them reaching the resin wall of the container.
Après enrobage des déchets introduits dans le conteneur, on dispose généralement au-dessus des déchets enrobés un bouchon de résine pure préfabriqué colportant : - un disque de résine polymérisée, un dispositif de préhension collé sur ce disque ou
noyé dans sa masse.After coating the waste introduced into the container, there is generally above the coated waste a plug of prefabricated pure resin peddling: - a disc of polymerized resin, a gripping device stuck on this disc or
drowned in its mass.
L'étanchéité du conteneur est ensuite assurée par coulée de résine dans l'espace résiduel compris entre le bouchon préfabriqué, le conteneur et le matériau d'enrobage. La fin de la coulée est effective quand le niveau de la résine dépasse celui du bouchon. The container is then sealed by pouring resin into the residual space between the prefabricated plug, the container and the coating material. The end of the casting is effective when the level of the resin exceeds that of the stopper.
Selon l'invention, les résines susceptibles d'être utilisées pour la préparation du conteneur sont avantageusement des résines époxydes, des résines polyesters ou des résines vinyliques. According to the invention, the resins which can be used for the preparation of the container are advantageously epoxy resins, polyester resins or vinyl resins.
Les résines époxydes utilisées sont généralement obtenues par réaction de l'épichlorhydrine sur le bis-phénol A selon le schéma réactionnel suivant
épichlorhydrine bisphénol A
avec n allant de 0 à 10. The epoxy resins used are generally obtained by reaction of epichlorohydrin on bisphenol A according to the following reaction scheme
bisphenol A epichlorohydrin
with n ranging from 0 to 10.
Le durcissement de ces résines peut être obtenu par réaction avec un durcisseur aminé selon le schéma suivant :
The hardening of these resins can be obtained by reaction with an amine hardener according to the following scheme:
Dans le cas des résines polyesters, on peut utiliser un mélange d'une résine de polyester à base de maléophtalate de glycol en mélange avec du styrène. In the case of polyester resins, it is possible to use a mixture of a polyester resin based on glycol maleophthalate in admixture with styrene.
Dans ce cas, la résine est obtenue par condensation de deux diacides sous leur forme anhydre, l'anhydride maléique (I) et l'anhydride phtalique (II) avec le propylène glycol (III) suivant le schéma réactionnel (1).
In this case, the resin is obtained by condensation of two diacids in their anhydrous form, maleic anhydride (I) and phthalic anhydride (II) with propylene glycol (III) according to the reaction scheme (1).
On mélange cette résine (IV) sous sa forme en channe longue bidimensionnelle avec un monomère (V) tel que du styrène de formule
This resin (IV) is mixed in its long two-dimensional form with a monomer (V) such as styrene of formula
La résine (IV) et le styrène (V) s'unissent par une réaction de copolymérisation, le styrène (V) formant pont entre les unités de résine (IV) insaturées pour donner une résine cuite tridimensionnelle et ther modurcissable (VI). On peut représenter la résine tVI) de la manière suivante :
ou N représente le résidu maléique de la réaction (1) où P représente le résidu phtalique de la réaction (1) ou G représente le résidu glycol de la réaction (1), et où X représente le styrène.The resin (IV) and the styrene (V) unite by a copolymerization reaction, the styrene (V) forming a bridge between the unsaturated resin units (IV) to give a three-dimensional baked resin which is modifiable (VI). We can represent the resin tVI) in the following way:
or N represents the maleic residue of reaction (1) where P represents the phthalic residue of reaction (1) or G represents the glycol residue of reaction (1), and where X represents styrene.
Dans le cas des résines vinyliques on peut condenser, par exemple, du divinylbenzène et du styrène. In the case of vinyl resins, divinylbenzene and styrene can be condensed, for example.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront mieux à la lecture de la description qui suit donnée bien entendu à titre illustratif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel
- la figure 1 représente un dispositif de moùlage pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, et
- la figure 2 représente un conteneur en résine -protégé intérieurement et extérieurement selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear better on reading the description which follows, given of course by way of illustration and not limitation, with reference to the appended drawing in which
FIG. 1 represents a grinding device for implementing the method of the invention, and
- Figure 2 shows a resin container -protected internally and externally according to the invention.
Sur la figure 1, on voit que le dispositif de l'invention comprend un premier moule métallique 1 constitué par un récipient en deux parties, ouvert à son extrémité supérieure et muni d'un fond démontable la qui peut être solidarisé avec les parois latérales du moule 1 par un ensemble de vis et d'écrous. A l'intrieur du moule 1 est disposé un second moule métallique 3 constitué par un noyau de forme tronconique dont la grande base 3a est en regard du fond la du premier moule. Ce second moule est recouvert d'une couche 5 de matériau élastique et d'un moyen de préhension 3b pour faciliter le démoulage. In Figure 1, we see that the device of the invention comprises a first metal mold 1 consisting of a container in two parts, open at its upper end and provided with a removable bottom which can be secured to the side walls of the mold 1 by a set of screws and nuts. Inside the mold 1 is disposed a second metal mold 3 consisting of a frustoconical core whose large base 3a is opposite the bottom of the first mold. This second mold is covered with a layer 5 of elastic material and with a gripping means 3b to facilitate demolding.
Une feuille 7 de latex est interposée entre le fond démontable la du moule 1 et la base 3a du moule 3 recouverte de la couche 5 de matériau élastique et des systèmes vis-écrous 9 permettent de solidariser la base 3a et le fond la des second et premier moules. A sheet 7 of latex is interposed between the removable bottom 1a of the mold 1 and the base 3a of the mold 3 covered with the layer 5 of elastic material and screw-nut systems 9 make it possible to secure the base 3a and the bottom 1a of the second and first molds.
Enfin, une feuille 13 de matériau facilitant le démoulage de la résine est disposée sur la paroi latérale du premier moule 1. Cette feuille 13 est bien évidemment inutile lorsque le moule métallique 1 est conservé après fabrication.Finally, a sheet 13 of material facilitating the release of the resin is placed on the side wall of the first mold 1. This sheet 13 is obviously useless when the metal mold 1 is kept after manufacture.
Après avoir solidarisé les deux fonds la et 3a du premier et du second moules tout en assurant une bonne étanchéité par écrasement de la feuille de latex 7, on introduit dans le premier moule cylindrique-l de la résine liquide, par exemple un mélange de résine époxyde et de durcisseur aminé de façon à remplir la totalité de l'espace entre les moules 1 et 3 et à former une couche de résine: liquide au-dessus de la partie supérieure du second moule 3. Après cette opération, où le matériau élastique 5 absorbe les contraintes dues à la pression hydrostatique du liquide, on laisse durcir la résine. La présence du matériau élastique 5 permet alors d'absorber le retrait de la résine lors de son durcissement.Après durcissement, on démonte le fond la du premier moule 1, puis on retire le moule tronconique 3, ce qui conduit à l'obtention d'un conteneur en résine pure 15 ayant une épaisseur homogène et reproductible sur différentes opérations. After having secured the two bottoms 1a and 3a of the first and second molds while ensuring good sealing by crushing the latex sheet 7, liquid resin, for example a resin mixture, is introduced into the first cylindrical mold-1 epoxy and amine hardener so as to fill the entire space between molds 1 and 3 and form a layer of resin: liquid above the upper part of the second mold 3. After this operation, where the elastic material 5 absorbs the stresses due to the hydrostatic pressure of the liquid, the resin is left to harden. The presence of the elastic material 5 then makes it possible to absorb the shrinkage of the resin during its hardening. After hardening, the bottom 1a of the first mold 1 is dismantled, then the frustoconical mold 3 is removed, which leads to obtaining d a container made of pure resin 15 having a homogeneous and reproducible thickness on different operations.
A titre d'exemple, on a utilisé pour la préparation d'un conteneur de 200 1, en résine époxyde ayant une épaisseur de paroi d'environ 20 mm - un premier moule extérieur 1 démontable en acier, ayant
un diamètre intérieur de 590 mm et une hauteur de
850 mm, - une feuille 13 de chlorure de polyvinylé d'une épais
seur de 0,5 mm, - une couche 5 de matériau élastique constituée par une
mousse de caoutchouc ayant une épaisseur de 15 mm, - un moule intérieur 3 tronconique en acier inoxydable,
ayant à sa base un diamètre extérieur de 530 mm et à
sa partie supérieure un diamètre extérieur de 510 mm
et une hauteur de 710 mm, et - un joint 7 en latex d'une épaisseur de 10 mm.By way of example, a 200 l container made of epoxy resin with a wall thickness of about 20 mm was used for the preparation - a first removable external mold 1 made of steel, having
an internal diameter of 590 mm and a height of
850 mm, - a sheet 13 of polyvinyl chloride of a thick
0.5 mm, - a layer 5 of elastic material consisting of a
rubber foam having a thickness of 15 mm, - a frustoconical interior mold 3 of stainless steel,
having at its base an outside diameter of 530 mm and at
its upper part an outside diameter of 510 mm
and a height of 710 mm, and - a latex seal 7 with a thickness of 10 mm.
Dans ces conditions, on a pu obtenir des conteneurs en résine époxyde présentant des propriétés satisfaisantes et une bonne reproductibilité. Généralement, on opère à la température ambiante, ce qui
duit lors du durcissement de la résine à une tempéra ture pouvant atteindre 600C.Under these conditions, it was possible to obtain epoxy resin containers having satisfactory properties and good reproducibility. Generally, we operate at room temperature, which
due to hardening of the resin at a temperature of up to 600C.
Pour ces essais, la résine époxyde utilisée était une résine époxyde XF43l fournie par la Société
CIBA. Cette résine qui est un bis-phénol A de diglycidyle éther obtenu par action de l'épichlorhydrine sur le bis-phénol A présente un indice d'époxy de 175, un poids moléculaire moyen de 350 et elle contient en outre 10% en poids de stéarate de dibutyle servant d'a gent plastifiant. A cette résine époxyde, on avait ajouté un durcisseur constitué par le produit vendu par CIBLA sous la référence XF348, qui est un adduct du glycol. de bis-phénol A et de diamino diphénylméthane ou 4 4' méthylène dianiline, dans les proportions suivantes - résine : 100 parties en poids, - durcisseur : 60 parties en poids. For these tests, the epoxy resin used was an XF43l epoxy resin supplied by the Company
CIBA. This resin which is a bis-phenol A of diglycidyl ether obtained by the action of epichlorohydrin on bis-phenol A has an epoxy number of 175, an average molecular weight of 350 and it also contains 10% by weight of dibutyl stearate used as a plasticizing agent. To this epoxy resin, a hardener was added consisting of the product sold by CIBLA under the reference XF348, which is a glycol adduct. bisphenol A and diamino diphenylmethane or 4 4 'methylene dianiline, in the following proportions - resin: 100 parts by weight, - hardener: 60 parts by weight.
A titre de comparaison, on a réalisé d'autres conteneurs en résine époxyde, en utilisant au lieu du dispositif de la figure 1, deux moules cylindriques concentriques ouverts à leur extrémité supérieure en laissant un intervalle libre entre les fonds des deux moules. Dans ces essais, on a utilisé comme matériau élastique de revêtement du moule interne de la mousse de caoutchouc, de la mousse de polyéther ou deux couches superposées de mousse de polyéther et de mousse de caoutchouc et les épaisseurs de la couche ou des couches de matériau élastique ont été de 10, 50 ou 60 mm. For comparison, other epoxy resin containers have been made, using instead of the device in FIG. 1, two concentric cylindrical molds open at their upper end, leaving a free gap between the bottoms of the two molds. In these tests, rubber foam, polyether foam or two overlapping layers of polyether foam and rubber foam and the thicknesses of the layer or layers of material were used as the elastic material for coating the internal mold. elastic were 10, 50 or 60 mm.
Avec cet ensemble de moules, on a réalisé la coulée soit en deux fois en formant tout d'abord le fond et en formant les parois latérales du conteneur 48 heures après, soit en une seule fois en lestant le moule interne au moyen de 200 kg de briques de plomb pour compenser la pression hydrostatique lors du remplissage. With this set of molds, the casting was carried out either in two steps by first forming the bottom and forming the side walls of the container 48 hours later, or in one step by ballasting the internal mold with 200 kg lead bricks to compensate for the hydrostatic pressure during filling.
Dans ces conditions, on a eu certaines difficultés à réaliser le démoulage des conteneurs. De plus, lorsqu'on a réalisé la coulée en une seule fois, on a obtenu des surépaisseurs de résine sur la paroi interne du fond du conteneur car la mousse de polyéther ou de caoutchouc s'écrase sous l'effet de la pression hydrostatique. Par ailleurs, il est difficile de centrer avec précision le moule interne car celui-ci a tendance à flotte#r sous l'effet de la pression hydrostatique de la résine liquide. Under these conditions, we had certain difficulties in demolding the containers. In addition, when the casting was carried out at one time, resin thickeners were obtained on the internal wall of the bottom of the container because the polyether or rubber foam crashes under the effect of hydrostatic pressure. Furthermore, it is difficult to center the internal mold with precision since it tends to float # r under the effect of the hydrostatic pressure of the liquid resin.
En revanche, lorsqu'on r-éalise la coulée du conteneur en position renversée en utilisant de plus un moule interne tronconique, on évite ces inconvénients. On the other hand, when the container is poured in the inverted position by using, moreover, a frustoconical internal mold, these drawbacks are avoided.
Après avoir démoulé le conteneur, en résine, on peut améliorer ses propriétés mécaniques, notamment sa résistance aux chocs, en protégeant sa paroi externe par un revêtement de matière plastique renforcée par des fibres de verre. Dans ce but, on dépose sur la surface externe du conteneur, plusieurs couches de fibres de verre imprégnées de la même résine liquide que celle qui a servi à la fabrication du conteneur afin d'obtenir une épaisseur totale voisine de 5 mm. After demolding the container, made of resin, its mechanical properties, in particular its impact resistance, can be improved, by protecting its external wall with a coating of plastic material reinforced with glass fibers. For this purpose, several layers of glass fibers impregnated with the same liquid resin as that used to manufacture the container are deposited on the external surface of the container in order to obtain a total thickness close to 5 mm.
Toutefois, on pourrait réaliser également cette protection externe du conteneur en remplaçant la feuille 13 de chlorure de polyvinyle disposée sur la paroi interne du premier moule 1 par une feuille de matière plastique renforcée par des fibres de verre, qui se solidarise ensuite avec la résine du conteneur lors de la fabrication de celui-ci. However, this external protection of the container could also be produced by replacing the sheet 13 of polyvinyl chloride placed on the internal wall of the first mold 1 by a sheet of plastic material reinforced with glass fibers, which then solidifies with the resin of the container during the manufacturing thereof.
On peut aussi améliorer la résistance aux chocs du fond du conteneur en disposant à l'intérieur de ce dernier sur son fond un dispositif amortisseur de chocs. One can also improve the impact resistance of the bottom of the container by arranging inside the latter on its bottom a shock absorbing device.
En se reportant sur la figure 2, on peut voir un conteneur muni d'un tel dispositif amortisseur de chocs. Ce conteneur en résine thermodurcissable 15 comporte sur sa surface extérieure un revêtement 17 de matière plastique renforcée par des fibres de verre et il est muni d'un dispositif amortisseur de chocs 19 disposé sur le fond du conteneur. Ce dispositif comprend un premier disque 19a constitué par un matelas de 3 cm d'épaisseur formé par une tresse métallique de 3 ci de large enroulée en spirale, et un second disque 19b constitué par une tôle en acier de 2 mm d'épaisseur, percée de trous ayant un diamètre d'environ 20 mm, qui est posée sur la tresse métallique 19a. Referring to Figure 2, we can see a container with such a shock absorbing device. This container of thermosetting resin 15 has on its outer surface a coating 17 of plastic material reinforced with glass fibers and it is provided with a shock absorbing device 19 arranged on the bottom of the container. This device comprises a first disc 19a constituted by a mattress 3 cm thick formed by a metal braid 3 ci wide wound in a spiral, and a second disc 19b constituted by a steel sheet 2 mm thick, pierced of holes having a diameter of about 20 mm, which is placed on the metal braid 19a.
Dans ce dispositif, la tresse du matelas 19a permet de répartir sur le fond du conteneur la pression provoquée par la chute d'un objet de 10 kg tombant d'une hauteur de 1 m, et le second disque 19b peut encaisser le choc d'un objet tombant sur un angle vif afin d'éviter que la partie anguleuse de l'objet ne traverse la tresse métallique et n'atteigne la résine pure formant le fond du conteneur. In this device, the braid of the mattress 19a makes it possible to distribute over the bottom of the container the pressure caused by the fall of an object of 10 kg falling from a height of 1 m, and the second disc 19b can absorb the shock of an object falling on a sharp angle to prevent the angular part of the object from crossing the metal braid and reaching the pure resin forming the bottom of the container.
Sur cette figure, on a également représenté en A et B les deux possibilités du fond en matière plastique renforcée. Respectivement à l'aide d'un disque à bord relevé A ou d'un disque de diamètre au plus égal au diamètre du cylindre B. This figure also shows in A and B the two possibilities of the reinforced plastic bottom. Respectively using a disc with raised edge A or a disc with a diameter at most equal to the diameter of cylinder B.
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