FR2679487A1

FR2679487A1 - Process for continuous manufacture of long profiles (sections) made of composite materials using a hot (heating) die and device for the implementation of the process

Info

Publication number: FR2679487A1
Application number: FR9107222A
Authority: FR
Inventors: Lacombe Jean Francis
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1991-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1993-01-29
Anticipated expiration: 2011-06-13
Also published as: FR2679487B1

Abstract

A pregelling tunnel (8) heated to a temperature theta 1 by resistance heating elements (resistors) (9) is followed by at least one preforming diaphragm, and, following this zone, there is provision for a long hot die (12) housed inside a polymerisation tunnel (13) heated to a temperature theta 2 by resistance heating elements (14), the said tunnel being followed by a post-curing tunnel placed upstream of the mechanism for driving the polymerised profile. Application to the manufacture of long strips made of composite material.

Description

Procédé de fabrication en continu de profilés en matériaux composites de grande longueur par filière chauffante et dispositif pour la mise en oeuvre du procédé.Process for the continuous production of profiles of very long composite materials by a heating die and device for carrying out the process.

L'invention qui se situe dans le domaine de la fabrication de matériaux composites concerne plus précisément un procédé de fabrication en continu de profilés de grande longueur, utilisant notamment une filière chauffante, ainsi que le dispositif et installation pour la mise en oeuvre dudit procédé. The invention which is situated in the field of the manufacture of composite materials relates more precisely to a process for the continuous production of profiles of very long length, in particular using a heating die, as well as the device and installation for implementing said process.

Pour réaliser des fils ou baguettes en matériau composite, il est bien connu de mettre en oeuvre des techniques de pultrusion grâce auxquelles on sait calibrer une matière en la faisant passer au travers d'une filière de section intérieure précise. Dans certain cas on utilise une filière profilée formée d'un simple diaphragme de faible épaisseur, à travers laquelle une mèche de fibres est tirée à force pour être calibrée après imprégnation dans un bain de résine. Dans d'autres cas le fil ainsi préimprégné est enroulé sur un mandrin de section rectangulaire de telle sorte que chaque corde rectiligne pré imprégnée tendue sur un côté du mandrin peut après polymérisation et découpe constituer une baguette rigide composite. Ces méthodes de fabrication discontinues fournissent au mieux des profilés de courte longueur et ne sont pas adaptables aux applications industrielles recherchant à réaliser des profilés, calibrés avec la plus grande précision, et de grande longueur. En effet les techniques connues ne permettent pas la reproductibilité de formage et de section puisque la gélification de la matière s'effectue de façon discontinue et n'est pas rigoureusement réalisée à l'identique d'une opération à l'autre. En outre ces techniques connues imposent de nombreuses interventions manuelles liées à un bourrage fréquent de petites fibres ou fibrilles à l'entrée des filières, et qui nécessitent des nettoyages importants imposant l'arrêt de la machine et provoquant une perte de temps notamment pour replacer le fil dans la filière. De plus avec les filières diaphragmes les profilés obtenus ne sont pas parfaitement réguliers,et peuvent être aplatis ou déformés. Cela vient du fait - entre autres - d'une polymérisation irrégulière~ des résines utilisées. To produce wires or rods in composite material, it is well known to use pultrusion techniques by which we know how to calibrate a material by passing it through a die of precise internal section. In some cases, a profiled die is used formed from a simple thin diaphragm, through which a wick of fibers is pulled by force to be calibrated after impregnation in a resin bath. In other cases the wire thus prepreg is wound on a mandrel of rectangular section so that each prepreg rectilinear cord stretched on one side of the mandrel can after polymerization and cutting constitute a composite rigid rod. These discontinuous manufacturing methods best provide profiles of short length and are not adaptable to industrial applications seeking to produce profiles, calibrated with the greatest precision, and of great length. Indeed, the known techniques do not allow the reproducibility of forming and section since the gelling of the material is carried out discontinuously and is not strictly carried out identically from one operation to another. In addition, these known techniques impose numerous manual interventions linked to a frequent stuffing of small fibers or fibrils at the inlet of the dies, and which require significant cleanings imposing the stopping of the machine and causing a loss of time in particular to replace the thread in the die. In addition, with the diaphragm dies, the profiles obtained are not perfectly regular, and can be flattened or deformed. This is due to - among other things - an irregular polymerization ~ of the resins used.

Les techniques de pultrusion consistant à calibrer un profilé au travers d'une filière, par traction dudit profilé, ont permis d'améliorer les produits obtenus. On sait qu'un banc de pultrusion est généralement constitué d'un poste de dévidage en continu de fils secs, suivi d'un bac d'imprégnation de matériau composite par de la résine, ledit matériau étant ensuite déplacé par un mécanisme de traction en continu à l'intérieur d'une filière chauffante qui assure la mise en forme du produit et sa polymérisation. Pultrusion techniques consisting in calibrating a profile through a die, by pulling said profile, have made it possible to improve the products obtained. It is known that a pultrusion bench generally consists of a station for continuously unwinding dry wires, followed by a tank for impregnating composite material with resin, said material then being moved by a traction mechanism in continuous inside a heating die which ensures the shaping of the product and its polymerization.

Un dispositif de coupe pour mise à longueur du profilé est enfin prévu à l'issue de ce banc. Une telle fabrication en continu par cette technique de pultrusion impose cependant un temps de passage en filière chauffante, qui est relativement important si on veut obtenir une polymérisation complète et correcte de la résine et sans déformation du profilé, par exemple sans vrillage, et cela se fait au détriment de la vitesse de production. De surcroît la filière est insuffisante pour assurer l'élimination totale des produits volatils de la résine. Enfin l'existence d'une filière unique de formage n'élimine pas complètement le bourrage, à l'entrée, de fibrilles de matériau composite.A cutting device for cutting the profile to length is finally provided at the end of this bench. Such continuous production by this pultrusion technique, however, requires a passage time in the heating die, which is relatively large if one wishes to obtain a complete and correct polymerization of the resin and without deformation of the profile, for example without twisting, and this is done at the expense of production speed. In addition, the die is insufficient to ensure the total elimination of volatile products from the resin. Finally, the existence of a single forming die does not completely eliminate the stuffing, at the entry, of fibrils of composite material.

Ces inconvénients ont conduit la Demanderesse à imaginer un nouveau procédé de fabrication de matériau composite, basé sur cette technique de pultrusion qui permet de réaliser des baguettes en matériau composite de grande longueur, parfaitement homogènes, et calibrées avec précision, baguettes qui peuvent être de section relativement faible et convenir ainsi comme constituant de base pour la réalisation d'un matériau composite tissé par exemple du type tridimensionnel. These drawbacks have led the Applicant to imagine a new process for manufacturing composite material, based on this pultrusion technique which makes it possible to produce rods of long composite material, perfectly homogeneous, and calibrated with precision, rods which can be of section relatively weak and thus suitable as a basic constituent for the production of a woven composite material, for example of the three-dimensional type.

Un premier objet de la présente invention consiste donc en un procédé de fabrication en continu de profilés en matériaux composites de grande longueur par pultrusion à l'aide d'une filière chauffante assurant la mise en forme et la polymérisation de filaments orientés et pré imprégnés de résine, qui sont entraînés jusqu'en sortie de chaîne de fabrication par un système d'entraînement et ensuite coupés pour être mis à bonne longueur, procédé qui consiste à faire passer les filaments préimprégnés de résine dans une première zone de prégélification de résine pour l'amorçage de la réaction Exothermique, puis dans une zone de préformage pour l'essorage de l'excédent de résine, avant passage dans la zone de polymérisation essentiellement constituée d'une filière chauffante longue pour le calibrage et le formage du profilé, et à faire passer ensuite ledit profilé dans une zone de postcuisson qui achève sa polymérisation. A first object of the present invention therefore consists in a process for the continuous production of profiles of composite materials of very long length by pultrusion using a heating die ensuring the shaping and the polymerization of oriented filaments and prepregs of resin, which are drawn to the end of the production line by a drive system and then cut to be put to the correct length, a process which involves passing the resin prepreg filaments through a first resin pregelling zone for the initiation of the Exothermic reaction, then in a preforming zone for the dewatering of the excess resin, before passing through the polymerization zone essentially consisting of a long heating die for the calibration and the forming of the profile, and at then passing said profile through a post-baking zone which completes its polymerization.

Selon des caractéristiques particulières de l'invention, on fait en sorte d'amener la résine qui imprègne les filaments d'un état de viscosité T\A à un état de viscosité Nc dans la première zone de prégélification au cours de laquelle est amorcée la réaction chimique, et on fait en sorte aussi que la polymérisation dans la zone de la filière chauffante soit assurée par la pultrusion du matériau au travers de ladite filière et par l'apport énergétique complémentaire de la réaction exothermique de la résine utilisée. According to particular features of the invention, steps are taken to bring the resin which impregnates the filaments from a state of viscosity T \ A to a state of viscosity Nc in the first pregelling zone during which the chemical reaction, and it also ensures that the polymerization in the zone of the heating die is ensured by the pultrusion of the material through said die and by the additional energy supply of the exothermic reaction of the resin used.

Un autre objet particulier de l'invention consiste à assurer la polymérisation complète du profilé dans le dernier quart de la filière chauffante, dans une zone de formage étroite correspondante à une plage de viscosité également étroite. Another particular object of the invention consists in ensuring the complete polymerization of the profile in the last quarter of the heating die, in a narrow forming zone corresponding to an equally narrow viscosity range.

Selon une autre caractéristique principale de l'invention , le dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé de fabrication consiste essentiellement en un tunnel de prégélification porté à une température e1 par des résistances chauffantes, qui est suivi d'au moins un diaphragme de préformage, dispositif selon lequel, après cette zone est prévue une filière chauffante logée à l'intérieur d'un tunnel de polymérisation porté à une température 62 par des résistances chauffantes, ledit tunnel étant suivi d'un tunnel de post-cuisson chauffé par des résistances chauffantes, disposé en amont cdu mécanisme d'entraînement du profilé polymérisé. According to another main characteristic of the invention, the device for implementing said manufacturing process essentially consists of a pregelling tunnel brought to a temperature e1 by heating resistors, which is followed by at least one preforming diaphragm, device according to which, after this zone is provided a heating die housed inside a polymerization tunnel brought to a temperature 62 by heating resistors, said tunnel being followed by a post-baking tunnel heated by heating resistors , arranged upstream of the drive mechanism of the polymerized profile.

Avantageusement la filière chauffante longue du tunnel de polymérisation est un tube extérieur métallique assurant la tenue mécanique, renfermant un fourreau en polytétrafluoréthylène collé audit tube dont la section intérieure est profilée à la forme du produit à obtenir ledit tube étant équipé de butées d'arrêt. Advantageously, the long heating die of the polymerization tunnel is an external metal tube ensuring mechanical strength, enclosing a sheath of polytetrafluoroethylene bonded to said tube, the internal section of which is profiled to the shape of the product to be obtained, said tube being equipped with stops.

D'autre part le mécanisme d'entraînement est constitué de plusieurs paires de galets dont chaque galet inférieur est un galet moteur en appui contre un galet supérieur, les galets moteurs étant entraînés en rotation par une courroie d'entraînement. On the other hand the drive mechanism consists of several pairs of rollers, each lower roller is a drive roller bearing against an upper roller, the drive rollers being driven in rotation by a drive belt.

D'autres caractéristiques particulières et les avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, dans laquelle on se réfère aux dessins annexés qui représentent
figure 1 une vue schématique en coupe d'une installation de fabrication par pultrusion
figure 2 une vue en perspective partiellement écorchée du mécanisme d'entraînement
figure 3, une vue schématique en élévation du montage d'un capteur de courbure
figures 4 et 5 des courbes d'évolution du processus de polymérisation
figure 6 une vue schématique à plus grande échelle d'une filière chauffante.Other particular characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows of exemplary embodiments, in which reference is made to the appended drawings which represent
Figure 1 a schematic sectional view of a manufacturing facility by pultrusion
Figure 2 a partially cutaway perspective view of the drive mechanism
Figure 3, a schematic elevational view of the mounting of a curvature sensor
Figures 4 and 5 of the evolution curves of the polymerization process
Figure 6 a schematic view on a larger scale of a heating die.

L'installation de fabrication par pultrusion représentée schématiquement à la figure 1 comprend en début de chaîne une pluralité de bobines 2 pour l'émission de plusieurs fils secs 1 qui se regroupent sur une poulie de distribution 3, laquelle rassemble et oriente les fils en une seule nappe homogène 4. La nappe 4 pénètre ensuite dans un bac 5 d'imprégnation rempli d'une résine 6 et après passage sur une autre poulie 3, elle traverse une filière d'essorage 7. Le poste suivant est constitué par un tunnel de prégélification 8 d'une longueur L1, porté à une température eî à l'aide des résistances chauffantes 9. A la sortie de cette première zone de chauffe 8, la nappe 4 traverse une zone de préformage constituée d'un ou plusieurs diaphragmes de préformage 11. Plus loin, la nappe atteint une filière chauffante longue 12 logée à l'intérieur d'un tunnel de polymérisation 13 d'une longueur L2, porté à une température 62 à l'aide des résistances chauffantes 14. The pultrusion manufacturing installation shown diagrammatically in FIG. 1 comprises at the start of the chain a plurality of coils 2 for the emission of several dry wires 1 which are grouped together on a distribution pulley 3, which collects and directs the wires in one single homogeneous sheet 4. The sheet 4 then enters a impregnation tank 5 filled with a resin 6 and after passing over another pulley 3, it passes through a wringing die 7. The next station is constituted by a tunnel of pre-gelation 8 of a length L1, brought to a temperature eî using the heating resistors 9. At the exit of this first heating zone 8, the ply 4 crosses a preforming zone consisting of one or more preforming diaphragms 11. Further on, the sheet reaches a long heating die 12 housed inside a polymerization tunnel 13 with a length L2, brought to a temperature 62 using the heating resistors. es 14.

Cette zone de polymérisation est suivie d'une zone de postcuisson de longueur L3 constituée également d'un tunnel 15 chauffé par les résistances 14 pour parfaire la polymérisation du profilé. La nappe devenue le profilé 23 est tiré dans ces diverses zones par un mécanisme d'entraînement 16 qui exerce sur lui une force de traction
FR orientée dans le sens de la flèche. Enfin un système de découpe 17, localisé en bout de la chaîne de fabrication distribue des segments de profilé à la longueur désirée. La zone de préformage 11 évoquée plus haut peut être constituée d'un bac recevant plusieurs diaphragmes en polytétrafluoréthylène percés à des diamètres différents.This polymerization zone is followed by a postcuring zone of length L3 also consisting of a tunnel 15 heated by the resistors 14 to perfect the polymerization of the profile. The sheet which has become the profile 23 is pulled into these various zones by a drive mechanism 16 which exerts on it a tensile force.
FR oriented in the direction of the arrow. Finally a cutting system 17, located at the end of the production line distributes profile segments to the desired length. The preforming zone 11 mentioned above may consist of a tray receiving several polytetrafluoroethylene diaphragms drilled to different diameters.

Ces diaphragmes assurent l'essorage de l'excédent de résine et participent au préformage du profilé et à son orientation longitudinale.These diaphragms ensure the dewatering of the excess resin and participate in the preforming of the profile and in its longitudinal orientation.

La filière chauffante longue 12 du tunnel de polymérisation 13 se présente avantageusement sous la forme d'un tube extérieur métallique par exemple en cuivre qui assure la tenue mécanique et la transmission thermique, renfermant un fourreau extrudé en polytétrafluoréthylène collé au tube, qui favorise le glissement du profilé. La section interne du fourreau est profilée à la forme du produit à obtenir. Le tube est équipé de butées d'arrêt évitant son déplacement intempestif dans le four 13 lors de la traction de la nappe 4. The long heating die 12 of the polymerization tunnel 13 is advantageously in the form of an external metal tube, for example made of copper, which provides mechanical resistance and thermal transmission, enclosing an extruded sheath of polytetrafluoroethylene bonded to the tube, which promotes sliding. of the profile. The internal section of the sheath is shaped to the shape of the product to be obtained. The tube is fitted with stops to avoid its untimely movement in the furnace 13 when the ply 4 is pulled.

En variante, ces zones de polymérisation 13 et de postcuisson 15 pourraient être réalisées par deux fours indépendants alimentés par des modes de chauffage séparés pouvant fournir des températures différentes. As a variant, these polymerization 13 and postcooking zones 15 could be produced by two independent ovens powered by separate heating modes which can provide different temperatures.

Le mécanisme d'entraînement 16 est représenté plus en détail à la figure 2. I1 est constitué de trois paires de galets 18 dont chaque galet inférieur 18a est un galet moteur en appui contre un galet supérieur 18b. Le profilé 23 est pincé entre les galets, une courroie crantée d'entraînement 19 assurant leur rotation par l'intermédiaire d'un moteur non représenté. Les galets sont montés dans un boîtier d'entraînement 20 et ils sont pourvus d'un mécanisme de réglage de leur pression d'appui réciproque. A cet effet, et avantageusement le boîtier 20 est en deux parties, une partie supérieure portant les galets 18b et une partie inférieure portant les galets 18a, des vis permettant de rapprocher plus ou moins les deux parties pour régler la pression d'appui des galets. On comprend que cette pluralité de galets d'entraînement favorise la traction sans dérapage et sans déformation du profilé. On notera que la force de traction FR appliquée à ce profilé est variable en fonction de la résistance à l'avancement exercée par la nappe lors de sa traversée dans les diaphragmes et la filière chauffante longue. Pour assurer cet asservissement de force, on utilise un capteur de courbure 21 - représenté à la figure 3 qui vient en appui sur le profilé 23 entre le tunnel de postcuisson 15 et les galets d'entraînement 18. Le capteur 21 est une roue à gorge 24 ayant une certaine masse solidaire de l'axe d'un potentiomètre rectiligne 22. La flèche prise par le profile, c' est-à-dire la course verticale du potentiomètre dépend de la force FR de traction exercée et de la tension du profilé. Cet asservissement force de traction-tension est important car dans le cadre du fonctionnement en continu de cette installation, il permet d'éviter les blocages de la nappe. The drive mechanism 16 is shown in more detail in Figure 2. I1 consists of three pairs of rollers 18 each of which lower roller 18a is a drive roller bearing against an upper roller 18b. The profile 23 is pinched between the rollers, a toothed drive belt 19 ensuring their rotation by means of a motor not shown. The rollers are mounted in a drive housing 20 and they are provided with a mechanism for adjusting their mutual contact pressure. For this purpose, and advantageously the housing 20 is in two parts, an upper part carrying the rollers 18b and a lower part carrying the rollers 18a, screws making it possible to bring the two parts more or less together to adjust the bearing pressure of the rollers . It is understood that this plurality of drive rollers promotes traction without slipping and without deformation of the profile. It will be noted that the tensile force FR applied to this profile is variable as a function of the resistance to advancement exerted by the ply when it passes through the diaphragms and the long heating die. To ensure this force control, a curvature sensor 21 is used - represented in FIG. 3 which comes to bear on the profile 23 between the aftercook tunnel 15 and the drive rollers 18. The sensor 21 is a grooved wheel 24 having a certain mass secured to the axis of a straight potentiometer 22. The deflection taken by the profile, that is to say the vertical travel of the potentiometer depends on the tensile force FR exerted and on the tension of the profile . This traction force-tension control is important because in the context of the continuous operation of this installation, it makes it possible to avoid blockages of the sheet.

Le processus de polymérisation de la résine dans ladite installation, qui dépend du temps t et de la température 0, varie brutalement à partir d'un point critique propre à chaque résine. La température O dépend de la quantité de chaleur apportée par les systèmes de chauffage 9, 14 et par la réaction exothermique de polymérisation de la résine. Cette réaction exothermique est une réaction chimique qui varie brutalement et se produit à partir d'un point critique propre à chaque résine. La figure 4 illustre l'évolution de ce processus de polyméristion, dont on a représenté les courbes, pour différentes températures, de la variation du coefficient de viscocité dynamique n due la résine, en fonction du temps t, sachant que Ti = f (6, t) . Une première zone I de descente des courbes correspond à la phase d'amorçage de la réaction qui a lieu par le passage de fil imprégné de résine dans le tunnel de prégélification 8. Cette première phase de chauffage permet d'amorcer la réaction chimique en amenant la résine d'un état initial TiA à un état Tic proche de la zone critique en sortie de ce premier tunnel. La seconde zone II correspond à une phase de polymérisation réalisée, d'une part par la pultrusion du matériau au travers de la filière chauffante 12, et cela avec l'apport énergétique complémentaire de la réaction exothermique et d'autre part par le passage du profilé dans le tunnel de postcuisson 15 qui complète le durcissement. Divers essais ont permis de déterminer les conditions idéales de formage du matériau dans la filière. The resin polymerization process in said installation, which depends on time t and temperature 0, varies abruptly from a critical point specific to each resin. The temperature O depends on the amount of heat provided by the heating systems 9, 14 and by the exothermic polymerization reaction of the resin. This exothermic reaction is a chemical reaction which varies abruptly and occurs from a critical point specific to each resin. FIG. 4 illustrates the evolution of this polymerization process, the curves of which, for different temperatures, of the variation of the coefficient of dynamic viscosity n due to the resin have been represented, as a function of time t, knowing that Ti = f (6 , t). A first zone I of descent of the curves corresponds to the initiation phase of the reaction which takes place by the passage of wire impregnated with resin in the pregelification tunnel 8. This first heating phase makes it possible to initiate the chemical reaction by bringing about the resin from an initial state TiA to a state Tic close to the critical zone at the outlet of this first tunnel. The second zone II corresponds to a polymerization phase carried out, on the one hand by the pultrusion of the material through the heating die 12, and this with the additional energy supply of the exothermic reaction and on the other hand by the passage of the profiled in the postcooking tunnel 15 which completes the hardening. Various tests have made it possible to determine the ideal conditions for forming the material in the die.

On notera que le fonctionnement correct de ce procédé est assuré lorsque le profilé atteint un certain degré de polymérisation dans le dernier quart de la filière chauffante. On a représenté schématiquement à la figure 5 la position de la filière par rapport à une courbe de viscocité extraite de la figure 4. Si le degré de polymérisation est obtenu trop tôt dans la filière - c'est-à-dire du côté de son entrée amont, au début de la zone II, il risque de se produire un blocage à l'entrée de la filière du fait du mauvais glissement du matériau non pultrudé. Par contre si cette polymérisation intervient trop tardivement notamment en dehors de la filière, le formage sera insuffisant et le profilé pourra se déformer pendant la phase de postcuisson, la résine étant molle et coulante. I1 apparaît donc que cette zone étroite de formage C en fin de filière, qui se situe entre les temps t1 et t2 de polymérisation correspond à une plage de viscosité (Tiî ( 2) également étroite. Cela veut dire que cette plage de fonctionnement impose des paramètres de réglage très précis au niveau du temps de chauffage t déterminé par la vitesse d'entraînement du profilé au travers des zones de chauffe I et II, ainsi qu'au niveau des températures des tunnels de prégélification 8 et du tunnel de polymérisation 13. En effet le processus de polymérisation d'une résine thermodurcissable est fonction du temps et de la température. On a schématisé à la figure 6 la filière chauffante 12 visible à la figure 5. On y a noté les différentes zones génératrices des forces résistantes dont la longueur dépend de l'état d'évolution de la viscosité de résine et du temps de passage du matériau dans la filière pour une température donnée. Ces forces résistantes sont dues à des effets de cisaillement visqueux, et des effets d'adhérence, à des effets de frottement sec et à des effets dynamiques de friction dus au comportement 1,expansion-contraction" dans le matériau composite. Trois zones de forces résistantes ont été déterminées. Une première zone A d'entrée qui est une zone à glissement visqueux, une seconde zone centrale B qui est une zone d'adhérence, et enfin la zone C qui est une zone de glissement sec de laquelle le profilé sort correctement polymérisé et non déformable. Bien entendu ces forces résistantes varient en fonction de la viscosité de la résine, des températures des zones et de la vitesse d'entraînement du profilé. Quoiqu'il en soit il se confirme que le point idéal de formage pouvant donner au produit la qualité recherchée se situe bien dans la zone C de la filière. La valeur des forces de pultrusion a été relevée expérimentalement pour plusieurs points de fonctionnement.It will be noted that the correct functioning of this process is ensured when the profile reaches a certain degree of polymerization in the last quarter of the heating die. The position of the die is shown diagrammatically in FIG. 5 with respect to a viscosity curve extracted from FIG. 4. If the degree of polymerization is obtained too early in the die - that is to say on the side of its upstream entry, at the start of zone II, there is a risk of blocking the entry of the die due to poor sliding of the non-pultruded material. By cons if this polymerization occurs too late especially outside the die, the forming will be insufficient and the profile may be deformed during the postcuring phase, the resin being soft and flowing. It therefore appears that this narrow forming zone C at the end of the die, which lies between the polymerization times t1 and t2 corresponds to a viscosity range (Tiî (2) also narrow. This means that this operating range requires very precise adjustment parameters at the heating time t determined by the speed of drive of the profile through the heating zones I and II, as well as at the temperatures of the pregelification tunnels 8 and the polymerization tunnel 13. In fact, the polymerization process of a thermosetting resin is a function of time and temperature, and diagrammatically shown in FIG. 6 is the heating die 12 visible in FIG. 5. The different zones generating the resistant forces have been noted therein. length depends on the state of evolution of the viscosity of resin and the time of passage of the material in the die for a given temperature. have due to viscous shearing effects, and adhesion effects, dry friction effects and dynamic friction effects due to behavior 1, expansion-contraction "in the composite material. Three areas of resistant forces have been determined. A first entry zone A which is a viscous sliding zone, a second central zone B which is an adhesion zone, and finally zone C which is a dry sliding zone from which the profile comes out correctly polymerized and non-deformable . Of course, these resistive forces vary as a function of the viscosity of the resin, the temperatures of the zones and the speed of drive of the profile. Anyway, it is confirmed that the ideal forming point that can give the product the desired quality is indeed in zone C of the sector. The value of the pultrusion forces has been recorded experimentally for several operating points.

Pour maintenir un dégré de polymérisation qui corresponde à une qualité constante du matériau utilisé, le temps de chauffage doit être constant et impose d'avoir une régulation de la vitesse d'entraînement pour que dans la zone C la résine atteigne une dureté suffisante. On notera que pour une caractéristique de la résine constante, la viscosité évolue en fonction de la vitesse dans une plage suffisante pour obtenir un formage correct. On peut jouer sur le ralentissement de la réaction chimique en diminuant le temps de chauffage par augmentation de la vitesse de passage ou réciproquement. L'essentiel est de ramener le point de formage idéal PO - comme on l'a dit - dans la zone terminale de la filière.To maintain a degree of polymerization which corresponds to a constant quality of the material used, the heating time must be constant and requires having a regulation of the drive speed so that in zone C the resin reaches a sufficient hardness. It will be noted that for a characteristic of the constant resin, the viscosity changes as a function of the speed within a range sufficient to obtain correct forming. We can play on the slowing down of the chemical reaction by reducing the heating time by increasing the speed of passage or vice versa. The main thing is to bring the ideal forming point PO - as we said - in the end zone of the die.

Cette filière dite "longue" évoquée précédemment, évite le foisonnement et le mauvais formage de la mêche imprégnée, puisqu'elle permet d'atténuer l'excès de résine puis de la maintenir en forme pendant le chauffage jusqu'à la polymérisation de la peau du profilé. Si l'on veut obtenir une vitesse de pultrusion élevée, on peut augmenter la longueur de la filière ce qui a pour effet de conserver un temps de chauffage suffisant pour polymériser sans qu'il soit nécessaire de trop augmenter la température de chauffage. This so-called "long" sector mentioned above, avoids the proliferation and poor forming of the impregnated wick, since it makes it possible to attenuate the excess resin then to keep it in shape during the heating until the polymerization of the skin. of the profile. If it is desired to obtain a high pultrusion speed, the length of the die can be increased, which has the effect of keeping a heating time sufficient to polymerize without it being necessary to increase the heating temperature too much.

Pour maîtriser le processus de fabrication en fonction des différentes perturbations chimiques et mécaniques, il est apparu nécessaire d'automatiser le banc de pultrusion pour compenser leur influence. Ce sont des perturbations thermiques : les températures doivent alors être maintenues constantes par des boucles de régulation de la température de chacune des zones de chauffage. Pour les perturbations mécaniques, la régulation de la vitesse d'entraînement assurera un temps de passage asservi, quelles que soient les forces perturbatrices sur la vitesse du moteur. Si la force de résistance de passage au travers de la filière augmente, il est nécessaire d'augmenter la vitesse de défilement pour éviter le blocage et de maintenir le point de fonctionnement PO dans la zone admissible de bon fonctionnement assurant une qualité de profilé constante. To control the manufacturing process according to the various chemical and mechanical disturbances, it appeared necessary to automate the pultrusion bench to compensate for their influence. These are thermal disturbances: the temperatures must then be kept constant by temperature regulation loops of each of the heating zones. For mechanical disturbances, the regulation of the drive speed will ensure a controlled passage time, whatever the disturbing forces on the motor speed. If the resistance force passing through the die increases, it is necessary to increase the running speed to avoid blocking and to maintain the operating point PO in the admissible zone of good operation ensuring a constant profile quality.

D'un autre côté, les perturbations physico-chimiques se manifestent par une variation de l'apport complémentaire énergétique, qui modifie les forces résistantes de passage de la résine à travers la filière. En conséquence, un détecteur de forces de pultrusion permettra de donner l'image des perturbations. Enfin pour compenser la variation de l'apport énergétique complémentaire dû à la réaction de polymérisation, on a vu qu'une action corrective pouvait s'effectuer sur le temps de passage ctest-à-dire la vitesse de déroulement pour ramener le point de pultrusion dans la zone de formage de la filière.On the other hand, the physico-chemical disturbances are manifested by a variation in the additional energy supply, which modifies the resistive forces of the resin passing through the die. Consequently, a pultrusion force detector will give the image of the disturbances. Finally, to compensate for the variation in the additional energy supply due to the polymerization reaction, we have seen that a corrective action could be carried out on the passage time, that is to say the speed of unwinding to bring back the pultrusion point. in the die forming area.

Le dispositif permet d'obtenir des profilés calibrés en forme de baguettes de grande longueur de section ronde ou carrée ou autre d'environ par exemple 1,4 mm de côté, et cela sans vrillage de la baguette qui a en outre un état de surface excellent. The device makes it possible to obtain calibrated profiles in the form of rods of great length of round or square or other cross section of approximately for example 1.4 mm on a side, and this without twisting of the rod which also has a surface state excellent.

L'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation d'installation selon la figure 1, mais en englobe aussi d'autres variantes telles que le regroupement de plusieurs lignes de pultrusion dans le ou les mêmes tunnels. The invention is not limited to the example of installation installation according to FIG. 1, but also encompasses other variants such as the grouping of several pultrusion lines in the same tunnel or tunnels.

Claims

1.- Process for the continuous production of profiles of very long composite materials by pultrusion using a heating die ensuring the shaping and polymerization of oriented filaments and prepregs of resin, which are driven to the outlet production line by a drive system and then cut to be put to the correct length, characterized in that it consists in passing the resin prepreg filaments in a first resin pregelification zone for the initiation of the exothermic reaction of the resin used, then in a preforming zone for the dewatering of the excess resin, before passing through the polymerization zone essentially consisting of a long heating die for the calibration and the forming of the profile, and passing then said profile in a post-cooking zone which completes its polymerization.

2.- Manufacturing process according to claim 1, characterized in that one makes sure to bring the resin which impregnates the filaments from a state of viscosity nA to a state of critical viscosity Tic in the first pregelification zone I during which the chemical reaction is initiated.

3.- Manufacturing process according to claims 1 and 2, characterized in that the polymerization in zone II of the heating die is ensured by the pultrusion of the material through said die and by the contribution energy complementary to the exothermic reaction.

4.- Manufacturing process according to claim 1, characterized in that it consists in ensuring the complete polymerization of the profile in the last quarter of the heating die, in a narrow forming zone corresponding to a viscosity range (Til - tri2 ) narrow.

5. A manufacturing method according to claim 4, characterized in that a first entry zone A of the heating die is a viscous sliding zone, that a second central zone B is a zone of adhesion, and that the final zone C of forming the profile is a dry sliding zone.

6.- Device for implementing the manufacturing process according to any one of claims 1 to 5 characterized in that a pregelling tunnel (8) brought to a temperature Oi by heating resistors (9) is followed by '' at least one preforming diaphragm, in that after this zone is provided a long heating die (12) housed inside a polymerization tunnel (13) brought to a temperature 62 by heating resistors (14), and in that this tunnel is followed by a postcooking tunnel heated by heating resistors, arranged upstream of the drive mechanism (16) of the polymerized profile.

7.- Device according to claim 6, characterized in that the long heating die (12) of the polymerization tunnel (13) is an outer metal tube ensuring mechanical strength, containing a sheath of polytetrafluoroethylene bonded to said tube whose inner section is profiled to the shape of the product to be obtained, said tube being equipped with stops.

8.- Device according to claim 6, characterized in that the drive mechanism (16) consists of several pairs of rollers (18) each of which lower roller (18a) is a motor roller bearing against a roller (18b) , the drive rollers being driven in rotation by a drive belt (19).

9.- Device according to claims 6 and 8, characterized in that to measure the driving force of a profile, using a curvature sensor (21), including a grooved wheel (24) resting on said profile is secured to a straight potentiometer (22).