Brevet FR2105168A1 — publié le 19720428

La présente invention concerne des tubes composites. La réalisation de tubes composites comprenant au moins une couche de matière plastique mousse a été décrite par exemple dans le brevet britannique 5T° 1 151 884, et dans les demandes de breveta 5 britanniques N° 9956/69 âu 25 Février 1969 N° 9957/69 du 25 Février 1969 N° 3923/70 du ^7 Janvier 1970 àT0 8478/70 du 23 Février 1970 Iï° 12212/70 du 13 Kars 1970 et 17° 29624/70 du 18 Juin 1970 qui sont toutes déposées au nom de la Demanderesse. 10 Un procédé de fabrication de tels tubes,comme celui décrit l dans le brevet britannique N° 1 151 884, consiste à faire tourner un tube formant une âme rigide autour de son axe longitudinal et à déplacer le tube le long de son axe longitudinal, en présentant en même temps un ruban flexible enduit d'une composition moussable 15 tangentiellement au tube rotatif et suivant un angle inférieur à 90° par rapport à l'axe longitudinal du tube de façon que le ruban flexible et enduit forme une enveloppe ou gaine enroulée hélicoïda-lement dont la composition moussable se trouve dans l'espace annulaire ainsi formé entre le tube et le ruban flexible enroulé, et à 20 laisser durcir la composition moussable. Le tube résultant présente alors une structure stratifiée se composant essentiellement d'un revêtement interne (le tube formant l'âme) délimitant la cavité du tube, d'une couche de matière plastique mousse autour du revêtement interne, la couche de matière plastique mousse étant elle-môme en-25 tourée d1 un revêtement externe constitué par un enroulement hélicoïdal d'un ruban flexible dont les bords des spires adjacentes sont disposés généralement à recouvrement ou bout à bout. Une bande flexible de pontage placée le long du joint hélicoïdal du ruban flexible enroulé et à proximité de ce dernier et/ou 30 une bande d'étanchéité placée à l'extérieur et le long du joint hélicoïdal du ruban flexible enroulé peuvent être utilisées pour empêcher ou réduire au moins l'exsudation de la mousse à partir de l'espace annulaire. On peut utiliser une grande diversité de matières cûhkg tuV»i. 35 formant l'âme et/ou le ruban flexible qui entoure la couche de iouùCi. du tube. Par exemple, on peut utiliser du papier, du carton, dos matières fibreuses tissées et non tissées, comprenant des matières f copy 71 31547 2 2105168 textiles et autres fibres, un métal et des matières plastiques (qui peuvent être armées par exemple de fibres de verre). La matière utilisée peut être de construction simple ou complexe ; ainsi, il peut s'agir d'une construction stratifiée, par exemple un papier ou 5 clinquant métallique recouvert d'une matière plastique et elle peut avoir une configuration simple ou complexe, par exemple comportant des nervures longitudinales et/ou transversales sur l'une de ses faces ou les deux. Une forme de stratifié peut comprendre par exemple une feuille ondulée d'une matière telle que du carton, de l'amian-10 te, stratifiée avec une ou plusieurs feuilles plates d'une matière identique ou différente pour former un "sandwich" pouvant présenter par exemple des propriétés thermiques ou de résistance au choc particulièrement avantageuses. Lorsque cela convient, avant son utilisation, la matière peut être préalablement trâitée par un agent colo-15 rant, un agent d'imperméabilisation, un agent anti-putréfaction ou un apprêt. Dans le cas d'une matière fibreuse textile, par exemple des fibres de verre ou de chanvre, on peut les imprégner par exemple d'une résine theimodurcissable qui peut être mûrie après enroulement sous la forme d'un tube. En général, les matières mentionnées plus 20 haut conviennent également pour former une bande de pontage ou d'é-tanchéité, lorsqu'on en utilise une, excepté naturellement qu'une matière épaisse comme une feuille ondulée ou un stratifié comportant une feuille ondulée peut ne pas convenir. Le terme "flexible" tel qu'il est utilisé dans le présent 25 mémoire, signifie seulement que le ruban ou la bande ainsi décrite est suffisamment flexible pour être enroulée autour d'un diamètre qui peut être nécessaire pour fabriquer le tube de l'invention. La composition en mousse ou moussable peut être à base d'une matière polymère et ces matières ont été décrites en détail dans le 30 brevet et Iqs demandes de brevets précités. Bien que l'utilisation de polymères thermoplastiques tels que des polyamides, polyesters, polyacétals, polycarbonates, polysulfones et des polymères et copo-lymères de monomères à insaturation éthylénique, par exemple d'éthy-lène, de propylène, de 4-méthylpentène-1, de styrène, de chlorure de 35 vinyle, d'acrylonitrile, de butadiène et d'esters acryliques ne soit pas exclue, il est généralement préférable d'utiliser des compositions moussables à base de systèmes polymères mÉlrissables, par exemple 71 31547 3 2105168 des polyuréthannes, des résines de phénol et de formaldéhyde, des résines d'amine et de formaldéhyde, des résine époxy mûrissables ainsi que des compositions du type comportant au moins un éther de vinyle polymérisable contenant au moins deux groupes vinyle 5 par molécule, comme décrit dans le brevet britannique N° 991 970. Le procédé convient tout particulièrement pour des polyisocyanurates, par exemple du type décrit dans les brevets britanniques N°1 146 661 N° 1 184 893 et N° 1 223 415. La composition moussable peut être formulée pour former des 10 mousses rigides ou flexibles, comme voulu, mais on préfère généralement des mousses rigides à cause de leureyfcropriétés phésyques généralement préférées, par exemple la résistance à l'écrasement. Les mousses peuvent être également du type à cellules anastomosées ou isolées, bien que de préférence elles comportent principalement des 15 cellules isolées, étant bien entendu que les caractéristiques calorifuges des mousses sont généralement améliorées par l'augmentation de la teneur en cellules isolées ou fermées. Les compositions moussables ou de mousse à base de matières thermoplaBtiques sont généralement appliquées à chaud à une tempé-20 rature supérieure au point de ramollissement de la matière thermoplastique, et elles peuvent être durcies ou solidifiées après avoir atteint le degré désiré de moussage en les laissant refroidir. D'autre part, les compositions moussables à base de systèmes mûrissables peuvent être appliquées à chaud ou à froid et un chauffage 25 un refroidissement ou autre traitement approprié supplémentaire peut être appliqué si nécessaire pour effectuer ou régler le mûrissage. Des exemples de telles compositions sont celles à base de mélanges formant des polyuréthannes ou des polyisocyanurates. Les mélanges formant des mousses de polyuréthanne contiennent habituel-30 lement un polyisocyanate organique, un polyol organique, un agent de moussage et d'autres additifs classiques tels que des catalyseurs et des surfactifs. Les mélanges formant des mousses de polyisocyanurates contiennent habituellement les mêmes ingrédients que les mélanges classiques de formation des polyuréthannes mais contiennent 35 un catalyseur de polymérisation de l'isocyanate et un excès important de polyisocyanate par rapport aux matières réagissant avec l'isocyanate. Dans plusieurs des brevets précités, il est fait mention de l'utilisation d'adhésifs dans la production par exemple du tube 71 31547 4 2105168 formant l'âme ou dans l'application d'une bande d'étanchéité pour fermer tout intervalle entre les bords adjacents du ruban flexible. Bien qu'il puisse être commode d'appliquer un adhésif immédiatement avant l'enroulement,par exemple du tube formant l'âme ou de la bande 5 d'étanchéité, comme décrit dans la demande de brevet britannique N° 29624/70 précitée, cela peut parfois ne pas convenir j par exemple lorsqu'on utilise une mousse de polyuréthanne, l'application d'une colle aqueuse peut soulever des complications à cause d'une réaction entre le solvant aqueux et la mousse à moins d'éviter 10 qu'ils entrent en contact. L'utilisation d'un adhésif sensible à la pression, c'est-à-dire un adhésif qui adhère simplement en 1,'appliquant sous pression entre deux surfaces, a des inconvénients qui rendent la manipulation des matières difficile. On a constaté, qu'il - était avantageux d'utiliser un adhésif thermosensible. 15 Ainsi, selon la présente invention, un procédé de production d'un tube composite,comportant une couche de mousse entourée d'un revêtement formé d'un ruban flexible appliqué hélicoïdalement, consiste à faire tourner un tube rigide autour de son axe longitudinal et à déplacer ledit tube le long dudit axé, en présentant en même 20 temps un ruban flexible enduit d'une composition moussable tangentiel lement au tube rotatif, et suivant un angle inférieur à 90° par rap-_ port à l'axe longitudinal du tube, de façon que les bords des spires axialement adjacentes du ruban enduit se chevauchent généralement ou sont disposées bout à bout et forment une enveloppe ou gaine en-25 roulée hélicoïdalement autour du tube en maintenant la composition moussable dans l'espace annulaire ainsi formé, et à laisser mousser et mftrir la composition moussable, ledit procédé étant caractérisé en ce que l'une au moins des surfaces du tube rigide et/ou du ruban est recouverte d'une couche d'un adhésif thermosensible sensiblement 30 non collant. L'adhésif utilisé est une matière qui, avant d'adhérer, est sensiblement non collante, de façon que la substance à laquelle elle est appliquée puisse être manipulée commodément. Les adhésifs qui conviennent â cet effet (c'est-à-dire qui peuvent être appliqués à 35 une surface et rendus non collants tout en conservant leurs propriéti adhésives lorsqu'ils sont chauffés) sont connus et ont été décrits dans la littérature. Comme exemples d'adhésifs thermosensibles à bas copy 71 31547 5 2105168 d'une résine plastique thermodurcissable, on peut citer ceux à base d'isocyanate et de résine époxy. Le choix d'un adhésif convenable du type thermodurcissable dont l'adhérence implique une réti-culation provoquée par une température élevée, dépend de la tempé-5 rature qu'il est possible ou qu'il peut être commode d'atteindre. En particulier, lorsqu'on utilise des compositions moussables dans lesquelles le moussage et le mûrissage sont accompagnés d'un important dégagement de chaleur, la chaleur engendrée uniquement par la réaction exothermique peut être suffisante pour activer l'adhésif 10 et provoquer l'adhérence. Toutefois, si la chaleur dégagée par la t réaction ne suffit pas à provoquer l'adhérence, on peut appliquer./ un chauffage supplémentaire, par exemple en utilisant un mandrin chauffé et/ou en appliquant une chaleur radiante à la face externe ou à la face interne du tube formant l'âme. On a constaté qu'il est 15 particulièrement commode d'utiliser comme adhésif thermodurcissable une matière mûrissant à une température comprise entre 80 et 120°C environ. Etant donné qu'il est compatible avec la mousse préférée de polyuréthanne ou de polyisocyanurate, il peut être particulièrement 20 approprié de choisir un adhésif à base d'isocyanate comme adhésif thermodurcissable. Un tel adhésif comprend généralement un prépolymère d'isocyanate ayant un poids moléculaire de 2000 à 4000 ; ces composés sont appliqués dans un solvant ou dans un système exempt de solvant à l'un des éléments accolés ou les deux, et on les laisse 25 "sécher", ce qui implique un mûrissage partiel d'une façon connue (voir "Treatise on Adhésion and Adhesives" édition R.L. Patrick, 1969, chapitre 3). Des adhésifs modifiés à base d'isocyanate dans lesquels les propriétés de l'isocyanate ont été modifiées d'une manière avantageuse en incorporant d'autres matières, par exemple des 30 polyesters, peuvent être également utilisés selon l'invention. L'ac-tivation se fait par chauffage, mais elle peut être encore favorisée par l'application d'un activeur chimique qui peut être l'eau (mais de préférence pas lorsqu'on utilise un polyuréthanne, à cause de la réaction indésirable qui peut seproduire) ou un agent réticulant 35 dans une phase non aqueuse. On peut aussi utiliser des adhésifs thermoplastiques ; ces adhésifs sont de préférence ceux qui se ramollissent, c'est-à-dire copy 71 31547 6 2105168 qui deviennent suffisamment collants à une température comprise entre 50° et 150°C, de préférence entre 80° et 120°G, et ces matières sont bien connues. la matière peut être façonnée pour répondre à un besoin particulier, par exemple en mélangeant des polymères 5 du même motif de base mais de poids moléculaire différent, et/ou des polymères de motife/Ôe base différents. L'adhésif peut être appliqué au substrat par exemple par enduisage à chaud, par pulvérisation ou immersion dans le polymère fondu, puis en refroidissant pour durcir la matière thermoplastique à l'état non collant, ou bien 10 par pulvérisation ou Immersion dans une solution du polymère dans un solvant qui est éliminé ultérieurement, habituellement par éva-poration, pour laisser un dépôt non collant de la matière thermoplastique sur le substrat. Des exemples de ces adhésifs thermoplastiques fusibles com-15 prennent l'acétate de polyvinyle,le chlorure de polyvinyle, des po-lyoléfines (par exemple le polyéthylène) et leurs copolymères. Ges matières adhésives sont formulées de manière à présenter le point de ramollissement approprié. Les adhésifs, comme ceux décrits d'une façon générale ci-20 dessus, sont particulièrement utiles pour préparer le tube formant l'âme du tube composite et pour fixer au revêtement flexible une bande d'étanchéité formée d'une bande de matière à l'extérieur et le long du joint hélicoïdal dudit revêtement externe flexible du tube composite. 25 Une autre propriété surprenante des adhésifs thermosensibles dans la production d'un tube composite comme décrit ci-dessus, est l'amélioration de l'adhérence entre la matière moussable et le tube formant l'âme et/ou le ruban flexible qui entoure la mousse. Ainsi, l'adhérence peut être favorisée en. choisissant un adhésif qui est 30 compatible et de préférence qui réagit chimiquement avec la mousse et la matière du ruban flexible, de manière à produire une forte liaison réticulée entre elles. Il s'est avéré particulièrement avantageux d'enduire d'un adhésif à base d'isocyanate les surfaces du tube formant l'âme et/ou du ruban flexible qui entre en contact avec 35 la mousse, en particulier lorsque la mousse est en polyuréthanne ; de préférence, cet adhésif est rendu non collant avant d'entrer en contact avec la mousse, l'adhérence étant provoquée lorsque l'adhésif 71 31547 7 2105168 est activé en le chauffant, ou par la présence d'agents de mûrissage dans la mousse. Bien qu'on préfère un adhésif à base d'isocyanate, on peut également utiliser à cet effet d'autres matières adhésives. L'utilisation d'une matière adhésive imperméable à l'eau 5 est particulièrement importante dans la production d'un tube comprenant un polyuréthanne ou toute autre mousse qui pourrait réagir défavorablement avec l'eau, qui peut être associée à la matière du tube formant l'âme, du ruban flexible ou autres composants. En particulier, le papier, qui est une matièr^feommode pour fabriquer 10 le tube formant l'âme et le ruban flexible, contient habituellement une faible proportion d'eau dont le transfert à la mousse est de préférence inhibé par une couche imperméable à l'eau qui peut être commodément formée par l'adhésif. D'une manière très commode, sensiblement toutes les surfa-15 ces de la matière à rendre adhésive, qu'il s'agisse du tube formant l'âme, du ruban flexible, de la bande de pontage ou de la bande d'étanchéité, sont recouvertes d'adhésif et l'adhésif est rendu non collant pendant la fabrication de ladite matière. Toutefois, lorsqu'on utilise un mandrin pour supporter le tube formant l'âme, il 20 convient d'éviter que l'adhésif entre en contact avec la surface du mandrin. Pour la production d'un tube composite en ayant recours à un procédé utilisant toutes les particularités de l'invention, on applique une couche non collante d'un adhésif thermoplastique 25 ("Heatfix", vendu par Samuel Jones and Co. Ltd.) qui est activé en l'exposant à une température de 85°C, à un papier qui est utilisé finalement pour former le ruban flexible et une bande d'étanchéité. On utilise un adhésif à base d'isocyanate pour réaliser le tube fornant l'âme. La préparation d'un tube selon l'invention est re-30 présentée sous forme schématique sur la figure 1 et les surfaces enduites d'adhésif sont représentées par des hachures. Le papier utilisé est enduit d'une couche de polyéthylène déchargé en couronne sur la surface qui entre en contact avec la mousse. La couche de polyéthylène réduit le transfert de l'eau du papier à la mousse 35 (comme on l'a expliqué plus haut, cet enduit peut être omis si l'adhésif lui-même constitue un barrage imperméable à l'eau). Sur la figure 1, le mandrin creux 1 est alimenté intérieure 71 31547 8 2105168 ment en air chaud (environ 100°C) qui s'échappe par de petits trous de l'intérieur du mandiin dans un espace annulaire formé entre la surface du mandrin et le tube formant l'âme. La première couche 2 du tube formant l'âme, qui doit être formée in situ, est enroulée 5 sur le mandrin (le côté adhésif tourné vers l'extérieur, c'est-à-dire à l'écart de la surface du mandrin) de façon que les bords des spires adjacentes de l'enroulement soient sensiblement bout à bout. La seconde couche 3 enduite d'un adhésif du côté qui finalement entre en contact avec la mousse, est enroulée sur la première couche du 10 tube foimant l'âme, comme représenté, de façon que les bords ne coïncident pas. Le ruban flexible 4 est enduit sur sa face "interne" c'est-à-dire sur la surface qui entre en contact avec la mousse, d'un adhésif convenable pour cette mousse (par exemple un adhésif à base d'isocyanate pour une mousse de polyuréthanne), tandis que 15 la bande d'étanchéité 5 est également enduite sur sa face "interne" pour faire adhérer deux bords adjacents du ruban flexible enroulé et en assurer l'étanchéité, bien qu'un adhésif modifié assurant un temps de prise plus long soit préféré pour la bande d'étanchéité afin de permettre un mouvement relatif entre les spires adjacentes 20 du ruban flexible immédiatement après l'enroulement. La mousse 6, de préférence à un état tel que le moussage et le mûrissage ne soient pas achevés tant que le stratifié n'est pas terminé en l'enfermant entre le tube formant l'âme et le ruban flexible, est appliquée à la surface du ruban flexible par un ajutage convenable. 25 Le dégagement de chaleur du mûrissage du polyuréthanne peut assurer une température suffisamment élevée pour activer l'adhésif, mais des dispositifs de chauffage à rayons infra-rouges 7 peuvent également être nécessaires pour compléter cette source de chaleur et pour assurer une activation rapide. 30 Naturellement, il est évident qu'il n'est pas essentiel que toutes les particularités de l'invention décrites ci-dessus soient utiliséës en même temps ; ainsi il peut suffire d'utiliser un adhésif pour former le tube constituant l'âme ou pour appliquer la bande d'étanchéité. De nouveau, il n'est pas indispensable d'u-35 tiliser le même adhésif dans tout le processus. Patf exemple, un adhésif à base d'isocyanate peut être appliqué à la seconde couche 3 et au ruban flexible 4, lorsqu'on utilise une mousse de polyuré- 71 31547 9 2105168 thanne, tandis qu'on peut appliquer une résine époxy à la première couche 2 et à la bande d'étanchéité 5. En particulier, à cause de peu l'effet isolant de la mousse, il peut être/commode d'utiliser un adhésif thermoplastique pour le tube formant l'âme à moins de pré-5 voir un moyen permettant de faire durcir l'adhésif thermoplastique, par exemple en utilisant un dispositif de refroidissement convenable comme une surface du mandrin refroidie localement. Au cours d'une seconde opération, les conditions opératoires étant sensiblement les mêmes que ci-dessus, on forme le tube consti-10 tuant l'âme à partir d'un stratifié comportant une feuille d'amiante ondulée intercalée entre un clinquant d'aluminium et une feuille de papier. Les figures 2 et 3 montrent le mode d'avance et la disposition des couches du stratifié, le numéro de référence 9 désignant une feuille de clinquant d'aluminium collée par un adhésif conve-15 nable à une feuille d'amiante ondulée 10. La seconde couche est en papier comme dans l'exemple précédent. La figure 3 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 2, et montre le tube formé constituant l'âme et comprenant un stratifié constitué par un revêtement interne 9 en clinquant d'aluminium, 20 une feuille d'amiante ondulée 10 et une couche externe en papier 3. Le mandrin 1 est perforé pour laisser passer un gaz chaud de l'intérieur vers l'extérieur qui constitue un lubrifiant pour permettre au tube formant l*âme et finalement au tube composite entier de se déplacer sur lui. Sur le dessin, le tube formant l'âme est supporté 25 p^r ce gaz à distance du mandrin (la représentation n'étant pas à l'échelle). Naturellement l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. 7131547 10 2105168 REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'un tube composite qui comporte une couche de mousse enveloppée d'un revêtement formé par un ruban flexible appliqué hélicoïdalement, le procédé consistant à faire 5 tourner un tube rigide autour de son axe longitudinal et à déplacer le tube le long dudit axe tout en présentant un ruban flexible, enduit d'une composition moussable, tangentiellement au tube tournant et suivant un angle inférieur à 90° par rapport à l'axe longitudinal du tube,de façon que les bords des spires axialement adjacentes du 10 ruban enduit soient généralement à recouvrement ou bout à bout et forment une enveloppe ou gaine enroulée hélicoïdalement autour du tube,en maintenant la composition moussable dans l'espace annulaire ainsi formé, et à laisser la composition moussable mousser et mûrir, procédé caractérisé en ce que l'une au moins des surfaces du tube 15 rigide et/ou du ruban est recouverte d'une couche d'un adhésif thermosensible sensiblement non collant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition moussable est une composition qui mousse et mûrit sous l'influence d'une réaction exothermique. 20 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la composition moussable est une composition de polyuréthanne ou de polyiso cyanurat e. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'adhésif thermosensible est activé au moins en partie 25 par la chaleur engendrée par la réaction exothermique. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'adhésif est une résine thermodurcissable mûrissant entre 80° et 120°C. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précé-30 dentes, caractérisé en ce que l'adhésif est un adhésif à base d'isocyanate. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enduit d'adhésif est appliqué à toutes les surfaces qui entrent en contact avec la composition mous- 35 sable. 8. Tube composite caractérisé en ce qu'il est réalisé par un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.