Brevet FR2110466A1 — publié le 19720602

La présente invention concerne un tuyau de matière synthétique renforcé par des fibres ainsi qu'un procédé et un dispositif pour la fabrication en continu d'un tel tuyau. Des tuyauxde matière synthétique renforcés par des fibres et 5 comportant éventuellement un doublage intérieur - réalisé également de matière synthétique ou de métal - sont produits depuis longtemps déjà, de préférence en utilisant des matières synthétiques thermodurcissables, par exemple des résines polyester et des résines époxy de réaction insaturées. Pour les armatures, on utilise généralement des fibres de verre sous forme de rovings (un 10 roving est généralement constitué par 60 fils de silionne mis en parallèle) ou des bandes qui sont imprégnées avec la résine. Ces derniers temps, on utilise également d'autres fibres, à la place des fibres de verre, telles que des fibres de carbone, des fibres de bore, des fibres synthétiques à base de polyamide et de chlorure de poly-15 vinyle et ainsi de suite. Les fibres métalliques fines conviennent également. La fabrication de tuyaux renforcés aux fibres de verre par un procédé d'enroulement est généralement connue. Selon ce procédé, des rovings ou des bandes de tissu de verre sont imprégnés de résine de réaction dans un dispositif d'imprégnation, débarrassés de la résine superflue dans 20 un dispositif racleur, enroulés en couches au moyen d'un guide sur un mandrin cylindrique tournant autour d'un axe horizontal puis durcis. Il existe des installations d'enroulement travaillant en continu dans lesquelles un tuyau de chlorure de polyvinyle extrudé en continu et servant de doublage intérieur est complètement recouvert, dans le sens de 25 la longueur, avec des rovings qui sont fixés au moyen d'une matière enroulée autour d'eux et dont les spires se trouvent à faible distance les unes des autres. Une telle installation comprend des bandes d'imprégnation suspendues de façon à pouvoir osciller dans tous les sens avec les bobines, qui tournent autour du tuyau de chlorure de polyvinyle qui avance lentement dans le sens 30 de son axe. Un autre procédé connu permettant un travail continu utilise une bande d'acier sans fin qui est enroulée par force sur un système de support semblable à un mandrin. La surface latérale de ce système de support est composée d'un grand nombre de profilés métalliques juxtaposés et disposés en 35 étoile par rapport à l'axe, qui supportent des galets montés sur billes et espacés de quelques centimètres qui couvrent toute la longueur. La surface de ce système de support est donc composée d'un grand nombre de galets sur 71 37204 2 2110466 lesquels la bande d'acier enroulée peut glisser, d'une part, dans le sens de la périphérie et, d'autre part, en raison de l'enroulement forcé, dans le sens de l'axe. La bande d'acier est dévidée à l'extrémité en porte à faux puis enroulée à nouveau par force Par le système de support après quelques 5 renvois. Ce mécanisme forme une surface tournante qui avance lentement dans le sens de l'axe et qui déplace le produit enroulé de façon continue dans la direction axiale. Le produit enroulé passe par un four de cuisson ou de durcissement, Le mandrin ou noyau d'enroulement se prolonge jusqu'à un point situé à proximité de l'extrémité du four de durcissement » Le tronçon tubulaire est 10 ensuite coupé à la longueur désirée au moyen d'un dispositif de tronçonnage accompagnant le mouvement axial du tuyau. Ces procédés connus sont très coûteux et nécessitent des temps de fabrication relativement longs. Les tuyaux fabriqués selon ces procédés connus ont une faible résistance mécanique dans la direction axiale, de sorte 15 qu'ils sont sensibles aux contraintes de flexion. L'objet de l'invention est un tuyau de matière synthétique renforcé par des fibres ainsi qu'un procédé et un dispositif pour la fabrication en continu d'un tel tuyau, celui-ci devant avoir une bonne résistance mécanique, non seulement dans le sens radial, mais également dans le sens axial. 20 Seuls le procédé et le dispositif suivant l'invention permettent la fabrication de tuyaux de matière synthétique ayant de telles caractéristiques de résistance mécanique, et ils permettent en outre une fabrication particulièrement économique par rapport aux procédés connus. Un tuyau de matière synthétique renforcé par des fibres suivant 25 l'invention, comprenant éventuellement un doublage intérieur et composé d'une matière thermodurcissable contenant une armature de fibres, est caractérisé en ce que l'armature de fibres est constituée par au moins un tissu à mailles semblable à une gaine sans fin, qui est imbibé d'une matière thermodurcissable. Selon un mode de réalisation particulier, l'armature de 30 fibres du tuyau de matière synthétique comprend en outre au moins une couche obtenue par l'enroulement d'une matière fibreuse. Cette couche obtenue par enroulement est également imbibée de la matière thermodurcissable. Comme matières thermodurcissables, il est préférable d'utiliser des résines polyester de réaction et des résines époxy. Quant à 35 l'armature de fibres, le tissu à mailles est de préférence réalisé à partir de rovings de fibres de verre, mais il est également possible d'utiliser des fibres de carbone, des fibres de bore, des fibres métalliques, des fibres 71 37204 2110466 naturelles et synthétiques ainsi que des fibres mixtes. Les mêmes matières fibreuses conviennent pour la couche obtenue par enroulement. Les caractéristiques de résistance peuvent être variées, aussi bien dans le sens de la périphérie que dans le sens de la longueur du tuyau, par le changement de 5 l'orientation des mailles et par le nombre de celles-ci. La variation de la densité des mailles et de leur largeur permet de changer la teneur en fibres de la matière thermodurcissable. Il est également possible d'obtenir des gradations de la résistance par l'utilisation de différentes sortes de fibres dans un tissu à mailles ou pour les différentes couches. 10 L'utilisation de fibres électriquement conductrices apporte l'avantage supplémentaire jue les armatures peuvent éventuellement être utilisées pour un chauffage électrique si l'on prévoit des arrivées de courant appropriées à cet effet. Les armatures électriquement conductrices peuvent également être utilisées de manière avantageuse pour la dissipation de charges 15 électrostatiques. Pour le doublage intérieur, on utilise de préférence des matières synthétiques thermoplastiques telles que le chlorure de polyvinyle, le propylène, le polyamide, et ainsi de suite. Ce doublage peut également être constitué par des tubes métalliques préfabriqués. Si le doublage est en matière thermoplastique, il est avantageux de l'extruder juste avant l'application de 20 la matière thermodurcissable et de l'armature de fibres. Selon le procédé de l'invention pour la fabrication en continu d'un tuyau en matière synthétique, un mandrin ou un doublage intérieur est recouvert d'une matière thermodurcissable à l'état fluide, une armature est appliquée sur ce revêtement, cette armature est imbibée de la matière thermo-25 durcissable, et la matière thermodurcissable est ensuite durcie. Ce procédé est caractérisé en ce que l'armature de fibres est réalisée par une opération de tricotage effectuée sur le mandrin ou le doublage intérieur même. On obtient de cette façon une armature de fibres formant un ensemble cohérent, aussi bien dans le sens de la périphérie que dans le sens 30 de la longueur, et qui assure par suite des caractéristiques de résistance particulièrement favorables du tuyau terminé, non seulement dans le sens radial, mais également dans le sens axial. Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, destiné plus particulièrement à la fabrication de tuyaux susceptibles de 35 résister à des contraintes importantes, plusieurs couches de matière thermodurcissable sont appliquées de manière alternante avec plusieurs couches de matière fibreuse. Pour accroître la résistance dans le sens radial, une 71 37204 4 2110466 caractéristique particulière du procédé prévoit qu'au moins une couche intermédiaire de matière fibreuse est appliquée par l'enroulement de rovings ou de bandes. Selon une variante de mise en oeuvre particulièrement avan-5 tageuse du procédé de l'invention, l'imprégnation de l'armature de fibres réalisée par tricotage est obtenue sous la pression produite lors du tricotage et lors de l'extraction du tuyau. Four obtenir des résistances mécaniques importantes, le tissu à mailles est de préférence précontraint par la force d'extraction exercée sur 10 le tuyau. Cette précontrainte est consolidée lors du durcissement. Pour la fabrication de tuyaux ayant un profil intérieur déterminé, par exemple un profil rond, polygonal ou elliptique, on utilise de préférence un mandrin ou un doublage intérieur ayant une section transversale correspondant à ce profil. • ' 15 II est préférable de faire tourner le mandrin ou le doublage intérieur pour que le surplus de la matière thermodurcissable, appliquée au moyen d'une buse, soit enlevé par raclage au moyen de cette même buse. La demanderesse a trouvé qu'il est avantageux, pour éviter une enduction irrégulière, d'animer le mandrin d'un mouvement alternatif dans le sens axial. 20 Le dispositif suivant l'invention pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisé par un mandrin ou un doublage intérieur, autour duquel est disposée, concentriquement,une buse pour l'application de la matière thermodurcissable, cette buse étant raccordée à un conduit d'alimentation pour la matière thermodurcissable et étant suivie par une tête de tricotage 25 qui est elle-même suivie par un four de durcissement. La buse est constituée, par exemple, par un petit réservoir, sur le fond duquel est prévue une buse-racloir interchangeable qui entoure le mandrin ou le doublage intérieur à une certaine distance. Différentes sortes de têtes de tricotage existent sur le marché; on peut notamment employer celles utilisées pour la fabrication du jersey. 30 II est préférable de prévoir plusieurs buses et plusieurs têtes de tricotage qui sont disposées alternativement les unes après les autres. Si la fabrication a lieu à l'aide d'un mandrin, il faut dans ce cas prévoir un four de cuisson ou de durcissement derrière la première tête de tricotage, afin que la première couche puisse être durcie et puisse ensuite servir de support pour les couches 35 suivantes. La matière thermodurcissable appliquée ensuite sur ce support est finalement durcie dans un second four à l'extrémité de sortie du dispositif. 71 37204 2110466 Il est préférable de prévoir, en plus, au moins un dispositif d'enroulement. On peut utiliser à cet effet l'un des appareils utilisé pour la mise en oeuvre du procédé d'enroulement connu et servant par exemple à l'alimentation de rovings ou de bandes de tissu. 5 Le mandrin est de préférence animé d'une rotation au moyen d'un mécanisme d'entraînement. Il est également possible de faire tourner la tête de tricotage au moyen d'un mécanisme d'entraînement. Le dispositif est de préférence monté sur un véhicule, ce qui permet de fabriquer les tuyaux en continu, à l'endroit même où ils sont 10 posés. Une telle façon de procéder permet de réaliser des économies très importantes lors de la pose de conduits de grande longueur. Bien entendu, il est également possible de couper le tuyau fabriqué en continu en tronçons ayant la longueur désirée, surtout s'il s'agit d'installations fixes. Ces tronçons sont éventuellement munis de brides. 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, ainsi que des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une coupe transversale partielle d'un tuyau de matière synthétique suivant l'invention, comprenant un doublage 20 intérieur; - la figure 2 est une coupe transversale partielle d'un tuyau de matière synthétique suivant l'invention, mais sans doublage intérieur; - la figure 3 est une vue en élévation schématique d'un dispositif monté verticalement et destiné à la fabrication de tuyaux de 25 matière synthétique suivant l'invention; et - la figure 4 est une vue en élévation schématique d'un dispositif monté sur un véhicule pour la fabrication et la pose immédiate de tuyaux de matière synthétique suivant l'invention. La figure 1 représente un tuyau de matière synthétique 1 30 renforcé par des fibres et comprenant un doublage intérieur 2 sur lequel est appliquée une couche de matière thermodurcissable 3. Dans cette couche de matière thermodurcissable 3 est noyée une armature de fibres 4. Cette armature est composée d'une couche intérieure 5 de tissu à mailles, d'une couche 6 obtenue par l'enroulement de rovings, et d'une couche extérieure 7 en tissu 35 à mailles. La figure 2 représente un tuyau de matière synthétique 8 renforcé par des fibres et composé d'une couche de matière thermodurcissable 9 71 37204 6 2110466 qui est appliquée en plusieurs opérations et dans laquelle est noyée une armature de fibres 10. Cette armature comprend une couche intérieure 11 en tissu à mailles, une couche 12 obtenue par enroulement, et une couche extérieure 13 en tissu à mailles, 5 La figure 3 représente un mandrin 14 qui est animé d'une rotation par un moteur 17 et par l'intermédiaire de roues dentées 15,16. Le mandrin 14 est entouré par une buse 18 qui est alimentée en matière thermodurcissable venant d'un réservoir 20 à travers un conduit d'alimentation 19, La buse 18 est suivie par une tête de tricotage circulaire 21 à laquelle sont 10 amenés des fils de fibres de verre 22 venant d'une bobine 23. La tête de tricotage circulaire 21 est suivie, dans le sens de l'avance du tuyau à fabriquer, par un four de cuisson ou de durcissement 24. A la sortie du tuyau de matière synthétique 25 du four de durcissement 24, il est recouvert d'une couche 26 obtenue par l'enroulement de rovings 28 venant d'une bobine 27. 15 L'enroulement résulte de la rotation du tuyau de matière synthétique 25 par un mécanisme d'entraînement 29, Une seconde couche de matière thermodurcissable est appliquée au moyen d'une seconde buse 30 qui reçoit également de la matière thermodurcissable par le conduit 19. Une seconde tête de tricotage circulaire 31 applique une seconde couche de tissu à mailles, et celle-ci est imprégnée 20 de la matière thermodurcissable avant que celle-ci ne se soit durcie dans le four 32. Ce durcissement est suivi par l'application d'une seconde couche 33 obtenue par enroulement. Une troisième buse 34 effectue l'application d'une troisième couche de matière thermodurcissable, sur laquelle une troisième tête de tricotage circulaire 35 dispose une nouvelle couche de tissu à mailles. 25 Les têtes de tricotage circulaire 21,31 et 35 sont animées d'une rotation par un mécanisme d'entraînement commun 36 par l'intermédiaire d'un arbre de transmission 37. La couche de matière thermodurcissable appliquée en dernier est consolidée dans le four de durcissement 38. Le tuyau de matière synthétique 25 est retiré du mandrin au moyen d'une paire de cylindres d'extraction 39,40. 30 La figure 4 représente un dispositif suivant l'invention monté sur un véhicule 41. Une boudineuse 42 produit, par extrusion, un doublage intérieur 43, sur lequel est appliquée une première couche de matière thermodurcissable au moyen d'une première buse 44. Une première tête de tricotage circulaire 45 tricote un tissu à mailles 46 tout autour du doublage intérieur 35 43, et un dispositif d'enroulement 47 applique sur ce tissu à mailles une couche 48 qui peut être composée de rovings par exemple. Une seconde buse 49 applique une nouvelle couche de matière thermodurcissable et celle-ci est 71 37204 2110466 couverte par une seconde couche de tissu à mailles 51 par une seconde tête de tricotage circulaire 50. Une troisième buse 52 applique enfin une nouvelle couche de matière thermodurcissable,, et celle-ci est couverte par ti™e troisième couche de tissu à mailles 54 au moyen d'une tête de tricotage circulaire 53. La matière thermodurcissable est enfin consolidée dans un four de durcissement 55. Le tuyau de matière synthétique terminé 56 passe sur un rouleau d'appui 57 et entre directement dans la tranchée (non représentée) creusée pour la pose du tuyau. Le véhicule 41 avance à la vitesse de fabrication du dispositif» 71 37204 2110466 REVEND ICATIONS 1. Tuyau de matière synthétique renforcé par des fibres, comprenant éventuellement un doublage intérieur et composé d'une matière thermodurcissable contenant une armature de fibres, caractérisé en ce que l'armature de fibres est constituée par au moins un tissu à mailles semblable à une gaine sans fin, 5 qui est imbibé d'une œatic . thermodurcissable. 2. Tuyau de matière synthétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'armature de fibres comprend, en plus, au moins une couche obtenue par l'enroulement d'une matière fibreuse. 3. Procédé pour la fabrication en continu d'un tuyau de matière 10 synthétique selon la revendication 1, selon lequel un mandrin ou un doublage intérieur est recouvert d'une matière thermodurcissable à l'état fluide, une armature est appliquée sur ce revêtement, cette armature est imbibée de la matière thermodurcissable, et la matière thermodurcissable est ensuite durcie, caractérisé en ce que l'armature de fibres est réalisée par une opération de trico-tage effectuée directement sur le mandrin ou le doublage intérieur. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par l'application alternative de plusieurs couches de matière thermodurcissable et de plusieurs couches de matière fibreuse. 5. Procédé selon la revendication 4S caractérisé par l'applica-20 tion par enroulement d'au moins une couche intermédiaire de matière fibreuse sous torme de rovings ou de bandes. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'imprégnation des armatures de fibres tricotées sur le mandrin ou le doublage intérieur est obtenue par la pression produite lors 25 de l'opération de tricotage et lors de l'extraction du tuyau. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le tissu à mailles est précontraint par la force d'extraction exercée sur le tuyau. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, 30 caractérisé par l'utilisation d'un mandrin profilé. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le mandrin tourne. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que le mandrin est animé d'un mouvement alternatif dans 35 le sens axial. 71 37204 9 2110466 11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé par un mandrin ou un doublage intérieur, autour duquel est disposée, concen-triquement, une buse pour l'application de la matière, cette buse éta,.._ suivie par une tête de tricotage qui est elle-même suivie par un four de cuisson ou 5 de durcissement. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs buses et plusieurs têtes de tricotage qui sont disposées alternativement les unes derrière les autres. 13. Dispositif selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en 10 ce qu'il comprend, en plus, au moins un dispositif d'enroulement. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'entraînement pour la rotation du mandrin. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, 15 caractérisé en ce que la tête de tricotage est pourvue d'un mécanisme d'entraînement pour sa rotation. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce qu'il est monté sur un véhicule.