Brevet FR2088342A1 — publié le 19720107

Les caractéristiques des cloisons étanches aux gaz réalisées en matière plastique et séparant des fluides soumis à différentes pressions doivent satisfaire à des conditions extrêmement sévères. Un faible poids, une haute résistance à la traction et à la compression en cas de sollicitations s'exerçant dans différentes directions de même qu'une imperméabilité vis-à-vis des gaz et des liquides constituent les qualités que l'on exige en premier lieu de ces cloisons. Le poids et la résistance mécanique des cloisons, par exemple des réservoirs en matière plastique renforcée de fibres, peuvent dépendre dans une large mesure des matières plastiques utilisées, du mode de réalisation et de la forme géométrique ainsi que de l'insertion et de la liaison des fibres de renforcement dans la matière plastique ou la résine synthétique.Les réservoirs sphériques ou cylindriques réalisés par bobinage avec des rovings comportant des fils de verre disposés parallèlement satisfont, par exemple, parfaitement à ces conditions. Si, toutefois, les-liquides ou les gaz qu'ils contiennent sont sous pression, la perméabilité de ces cloisons n'est plus suffisante. Par suite de sa texture macromoléculaire, la combinaison matière plastique-fibre est, en effet après durcissement perméable, aux gaz et aux liquides sous pression même en cas de forte épaisseur des parois et Joue un rôle semblable à celui d'un tamis moléculaire à larges mailles. Les structures travaillantes des cloisons ont souvent une texture macromoléculaire, si bien que les réservoirs, par exemple réalisés avec de telles cloisons, ne conviennent pas pour le stockage des gaz ou des liquides à molécules fines. Ces inconvénients se font particulièrement sentir depuis que les matières plastiques, en raison de leurs multiples possibilités d'usinage, de leur résistance relativement élevée à la corrosion, et à la possibilité de les renforcer par insertion de fibres etc. ., sont utilisés sur une grande échelle dans la construction des réservoirs. On a toutefois réussi, grâce à la technique du bobinage, à réaliser des parois extrêmement légères dont la résistance donne entière satisfaction même en cas de sollicitations élevées s'exerçant dans différentes directions. Si des parois de ce genre doivent être utilisées en tant que cloisons, par exemple dans la construction des réservoirs, les inconvénients précités surgissent presque tou Jours surtout si les fluides qu'ils contiennent sont sous pression. C'est pourquoi on a aJouté aux structures renforcées de fibres des parois une couche supplémentaire, appelée revêtement, qui est soit appliquée directement sur la cloison soit dispersée sur cette dernière. Un tel revêtement est donc appliqué sur le matériau composite pour réduire autant que possible la diffusion du gaz ou du liquide et pour obtenir une pression interne déterminée. Pour ces revêtements imperméables des cloisons des réservoirs ou pour les armures correspondantes, on utilise aussi bien du métal que du caoutchcu ou des matières plastiques. Le taux de fuite avec un tel revêtement reste toutefois si élevé, qu'on ne peut recourir sans réserves à un tel revêtement avec des appareils sensibles dont on attend une grande sécurité de fonctionnement ou en cas de pressions extrêmement élevées. Comme matériaux pour le revêtement des parois, on connaît des métaux et des matières céramiques. Toutefois, pour la fabrication du revêtement dans la construction des réservoirs en matière plastique, on utilise de préférence des matériaux élans~ tiques. L'emploi de tels matériaux en métaux ou en matières céramiques qui sont à coup sûr, absolument étanches en raison de leur texture moléculaire , reste néanmoins problématique, attendu que les coefficients de dilatation de la matière synthétique renforcée de fibres, du métal et des matières céramiques sont très différents. Les matières élastiques, par contre, ne sont Jamais sans perméabilité. Les revêtements élastiques ne conviennent donc exclusivement qu'en tant que moyens d'étanchéité supplémentaires pour les cloisons dont ltétanchéitd n'est pas le facteur primordial.Un revêtement métallique, par suite de ces différents coefficients de dilatation du métal et de la matière plastique renforcée de fibres ne convient donc pas en particulier pour les cloisons internes des réservoirs, surtout en cas de pression interne alternée. Les revêtements d'un récipient bobiné en caoutchouc ou en matières plastiques ne résistent par-contre, ni aux sollicitations thermiques intervenant lors de la fabrication, ni aux contraintes intervenant lors du service. La perméabilité de ces matières aux gaz et aux liquides, déJà assez grande en soi, augmente encore avec la chaleur. L'obJet de l'invention est une cloison qui, en dépit de son faible poids et de sa structure simple, présente non seule ment une résistance mécanique élevée mais aussi et surtout une excellente imperméabilité aux gaz sous pression et éventuellement aux liquides. Ce résultat est atteint selon l'invention dans un procédé pour la fabrication de cloisons étanches aux gaz en matière plastique par le fait que des bandes sont bobinées sans Joint sur un mandrin, puis fondues ensemble par traitement thermique. Il peut être préférable, à cet effet, de n'exécuter le traitement thermique qu'après bobinage de toute la surface du mandrin, après quoi ce dernier avec la structure bobinée est enlevé de la bobineuse et transporté dans un four. Ces bandes disposées sans Joint et servant d'éléments d'étanchéité peuvent, en outre, se chevaucher selon une autre particularité de l'invention. Elles peuvent, par exemple, autre constituées par des bandes sans fin minces et relativement étroites en matériaux céramique-s ou métalliques ou encore en verre imprégné de matière plastique.Ces bandes peuvent en outre constituer une base pour la structure travaillante de la cloison, par exemple en rovings. Une cloison réalisée de cette façon présente une perméabilité bien inférieure à celle des cloisons classiques, avec ou sans revêtement attendu que les réservoirs eux-mêmes et les collages à base de résine reliant les bandes, en particulier Si celles-ci se recouvrent,- ne présentent pratiouement aucun Joint. La cloison est, en outre, légère et résistante et, par conséquent, supérieure aux anciennes structures classiques. Cet avantage apparatt plus manifestement encore si les cloisons, comme prévu, font partie d'un réservoir pouvant, par exemple, être réalisé au moyen d'une technique de bobinage connue sur mandrin et si lors de sa fabrication, des rovings imprégnés de résine synthétique sont bobinés en plus pour servir de structure travaillante de la cloison. La totalité de la surface de mandrin est alors recouverte par les bandes de verre se recouvrant et constituant, après traitement thermique un revAte- ment du mandrin absolument sans Joint. On réalise de cette manière une structure de cloison dont les éléments soumis à sollicitations sont des matières plastiques renforcées de fibres dont l'imperméabilité est toutefois assurée par une couche homogène insérée, en tant que partie de la cloison, entre le fluide gazeux ou liquide et la matière plastique. Contrairement aux corps dont les parois présentent la structure déJà connue, un corps creux réalisé avec le procédé selon l'invention non seulement est absolument imperméable dans sa zone interne fondue mais peut également être réalisé dans le meme matériau que la structure travaillante de la cloison. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé, sur lequel la fige 1 montre une vue en perspective d'un dispositif de bobinage pour la réalisation de la cloison selon l'invention; la fige 2 montre un réservoir fini de bobinage dont un segment a été découpé sur la face frontale courbe; la fig. 3 est une coupe de la paroi du réservoir bobiné avec bande de verre soudée à une échelle agrandie; la fig. 4 est une vue en perspective d'une section de cloison; la fig. 5 est une coupe transversale de la paroi du réservoir avec bande de verre en recouvrement. Sur le mandrin 2 tournant dans le sens de la flè- che 1 d'une bobineuse non représentée, la mince bande 4, par exemple en verre, dévidée par une bobine 3 se déplaçant lentement en direction de la flèche 7 est déposée sur le noyau 2 en une seule couche 5 de manière que chaque enroulement soit recouvert par le suivant le long de l'arête 6 de la bande 4. L'avance de la bobine 3 dans le sens de la flèche 7 est réglée en fonction de la vitesse de rotation du mandrin 2 de façon que l'arête 6 de la bande de verre 4 recouvre à chaque fois partiellement la couche de la bande qui est enroulée par la rotation du mandrin. De cette façon, la surface du mandrin est recouverte sans Joint par une seule couche 5 de la bande.Une source de chaleur 11 chauffe la bande de verre 4 pendant le bobinage dé sorte que l'azote 6 en fondant se soude avec la couche 5 de la bande déJà posée. La source de chaleur peut également autre constituée par un four dans lequel, par exemple près la première couche complète de bobinage, introduit le mandrin un bref instant après avoir interrompu le bobinage, Le bobinage est repris apres fusion des différents enroulements de la bande de verre. Les fig. 3 et 5 montrent à une échelle agrandie comment les enroulements forment une couche sans Joint sur la surface supérieure du mandrin 2. Il se forme ainsi une couche heur. métique sans Joint constituée par les bandes 4 se recouvrant et/ou fondant. La fig. 5 montre que les interstices subsistant entre les bandes 4, ainsi que les cavités 12 existant entre les bandes 4 et la surface du mandrin 2 sont après le bobinage remplis de résine par la bande elle-même qui en a été préalablement imprégnée, Sur cette couche on applique alors les rovings 10 (fige 3) suivant la technique de bobinagehabituellei si bien que le réservoir ter miné 8 (fiv 2) est étanche aux liquides et aux gaz sous pression tout en étant d'un faible poids et d'une résistance élevée. La structure travaillante de la cloison peut, toutefois, être bobinée à partir d'autres bandes imprégnées qui sont représentées par la référence 13 sur la fig. 5. La fig. 4 est une vue en perspective et à une échelle agrandie d'une section de la cloison du réservoir terminé 8. La couche de verre 9 sans Joint à l'intérieur du réservoir sert de support à la structure travaillante, constituée en l'occurrence par les rovings 10. L'intérieur du réservoir est ainsi constitué par une couche 9 homogène et étanche aux gaz et aux liquides formée par les bandes 4 imprégnées de résine se recouvrant, tandis que la structure travaillante soumise à des efforts s'exerçant dans différentes directions est formée dans l'exemple présent par des rovings bobinés et imprégnés de résine. REVENDICATIONS 1. Cloison étanche aux gaz en matière plastique caractérisée par le fait que les moyens d'étanchéité sont constitués par des bandes disposées sans Joint. 2. Cloison selon la revendieation 1, caractérisée par le fait que les bandes sont en verre. 3. Cloison selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les bandes sont imprégnées de résine synthétique. 4. Procédé pour la fabrication d'une cloison étanche aux gaz en matière plastique caractérisé par le fait que l'on bobine les bandes de verre sans Joint sur un mandrin et qu ' on les fond ensemble par traitement thermique. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on effectue le traitement thermique après bobinage de toute la surface du mandrin. 6. Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que l'on bobine les bandes de verre en recouvrement. 7. Procédé selon les revendications 4, 5 et 6 caractérisé par le fait qu'on bobine en plus des rovings imprégnés de résine synthétique pour former la structure travaillante de la paroi. 8. Cloison selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que les bandes constituent en même temps la structure travaillante de la cloison. 9. Cloison selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que la structure travaillante de la cloison est constituée par des rovings en fibres de verre imprégnés de résine synthétique. 10. Cloison selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée par le fait qu'elle fait partie d'un réservoir.