Brevet FR2133936A1 — publié le 19721201

la présente invention se rapporte à la fabrication de structures flexibles de renforcement, et elle concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, des structures flexibles de renforcement destinées à être utilisées comme 5 renforcement dans des articles flexibles, par exemple des tuyaux flexibles. Ces tuyaux peuvent être prévus pour des applications de vide, de haute ou de basse pression, ou pour des applications hydrauliques industrielles ou maritimes. Dans la demande de brevet français N° 71*02286 10 du 25 janvier 1971 au nom de la Demanderesse, on décrit un tuyau flexible constitué par un tube de matière polymère comportant une couche de renforcement noyée sous forme d'une couche de câblés et au moins une couche de matière, de matrice non tissée supportant les éléments de renforcement et raidis-15 sant le tuyau. L'invention a pour objets une structure flexible perfectionnée de renforcement et une bande flexible perfectionnée de renforcement. L'invention a aussi pour objets un article flexible 20 renforcé perfectionné et un procédé perfectionné de fabrication d'articles flexibles renforcés, par exemple un tuyau flexible. Selon un des aspects de la présente invention, une structure flexible de renforcement comprend une couche 25 de matière de support en matrice non tissée, une couche adjacente de matière non tissée, non pliée et aplatie, et une couche flexible de liaison en matière polymère fixant ensemble la matière de support en matrice non tissée et la couche filamentaire non pliée. 30 Selon un autre aspect de la présente invention, la structure flexible de renforcement spécifiée dans le paragraphe précédent est sous la forme d'une bande et la matière filamentaire est agencée pour s'étendre parallèlement ou à peu près parallèlement à la longueur de la bande. 55 L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'articles flexibles qui consiste à former un revêtement intérieur en matière polymère, à appliquer autour du revêtement intérieur une couche de matière de support en matrice non tissée, une couche adjacente de matière filamentaire non ■* 72 13937 2 2133936 en matière polymère pour fixer ensemble la matière de support en matrice non tissée et la matière filamentaire non pliée, et à vulcaniser l'assemblage ainsi formé. L'invention concerne encore un article flexible compor-5 tant une couche de renforcement constituée par une bande flexible de renforcement telle que spécifiée dans les paragraphes précédents. L'article flexible peut être un tuyau flexible. De préférence, la matière de support en matrice non 10 tissée est faite de matière "CEREX" (produit de Monsanto) qui comprend une nappe de fins filaments de nylon disposés au hasard et soudés ensemble à leurs points de croisement par un procédé à l'acide chlorhydrique. En variante, la matière de support en matrice non tissée 15 peut comprendre d'autres filaments ou fibres en matières textiles synthétiques (par exemple des polyamides, des polyesters, du propylène, de la rayonne, etc.), des fils métalliques, des fibres ou des filaments de verre, et la matrice peut être assemblée par des moyens autres que le 20 soudage aux points de croisement. Par exemple, la matière de la matrice peut être réunie par la matière imprégnant la couche, qui peut être un latex de caoutchouc que l'on peut appliquer au moyen d'un groupe applicateur de latex puis que l'on sèche par chauffage. On peut utiliser d'autres 25 matières élastomères ou d'autres matières polymères telles qu'une matière plastique thermodurcissable. La matière peut être vulcanisable ou non, et la couverture de latex ou d'autre matière peut être très mince par comparaison à l'épaisseur de la matrice. 50 Dans une variante d'agencement, la matière de matrice est un papier. Dans ce cas, il faut que le papier soit absorbant et poreux vis-à-vis de la matière d'imprégnation, de manière qu'il agisse d'une manière analogue à celle de la matrice poreuse décrite ci-dessus. 55 De préférence, la matière filamentaire non tissée et non pliée comprend un fil de filaments de nylon ou d'autres filaments synthétiques, par exemple de polyesters ou de propylène. En variante, on peut utiliser d'autres matières non 4-0 tissées . Par exemple, on peut utiliser de la rayonne 72 13937 5 2133936 ou un groupe de fins fils métalliques non pliés, qui ont chacun un diamètre de 76 microns, ou moins.De plus, on peut utiliser des filaments en fibres de verre. En plus de la couche de matière filamentaire non 5 pliée de fils ou de filaments mentionnée ci-dessus, la couche peut être en fils obtenus à partir de bande enroulée ou pliée, de pellicule fendue ou de pellicule fibrillée. De plus, on peut utiliser des éléments en feuille, en ruban ou en pellicule d'épaisseur et de dimension appropriées pour 10 retenir un renforcement plat et pour que le résultat en soit un produit final cohérent. Le terme "non plié" signifie un assemblage de filaments qui ne sont pas tordus ensemble de manière serrée. Ils peuvent être dépourvus de torsion, ou ils peuvent posséder une torsion 15 nominale telle qu'elle est fournie par le fabricant, seulement pour maintenir les filaments ensemble sous la forme de fils individuels et pour aider la manutention et le transport. Certains fils "non pliés" sont fournis par.le fabricant avec une torsion d'environ 0,12 tour/cm et certains sont fournis 20 avec une"fausse torsion" dans laquelle les filaments sont entremêlés. De préférence, les filaments sont pratiquement dépourvus de torsion mais il peut exister, par exemple, une torsion de 0,5 tour/cm pour une mise en oeuvre satisfaisante de l'invention. 25 De préférence, la couche de liaison en matière polymère comprend un caoutchouc naturel ou synthétique vulcanisable en une matière de latex ou en une matière thermoplastique comme le chlorure de polyvinyle. Il n'est pas essentiel que la couche de liaison se lie 30 aux filaments individuels soit de la couche de matrice, soit de la couche filamentaire non pliée. On peut utiliser la bande flexible de renforcement selon la présente invention dans la construction de renforcements de tuyaux flexibles par le procédé connu sous le nom 35 de "Gacord" décrit dans le brevet britannique ïï° 1.033•5^7, ou pour être enroulé longitudinalement sur un mandrin sur lequel on confectionne un tuyau ou encore de toute autre manière de façon à construire un renforcement du tuyau. Les figures du dessin annexé donné à titre d'exemple 40 non limitatif feront bien comprendre comaent l'invention peut 72 13937 4 7133936 être réalisée. La figure 1 est une coupe transvers&le d'une bande flexible de renforcement selon la présente invention. La figure 2 est une coupe transversale d'une variante 5 de brnde flexible de renforcement selon la présente invention. La figure 3 est une coupe axiale d'une partie d'un tuyau comprenant la bande flexible de renforcement de la figure 1. La figure 4 est une coupe axiale d'une partie d'un tuyau comprenant la variante de bande flexible de renforcement 10 de la figure 2. Dans ce qui suit, on se référera à titre d'exemple non limitatif à la fabrication de tuyaux flexibles. Dans la demande de brevet français précitée, on décrit plusieurs constructions de tuyau, qui peuvent être modifiées 15 au moyen de la présente invention. 3elon un mode de réalisation de l'invention, un tuyau de ce type peut être modifié, comme représenté sur la figure 3, par utilisation d'une bande flexible de renforcement selon l'invention, représentée sur la figure 1. Un revêtement inté-20 rieur 1 est formé à partir d'un tube de caoutchouc extrudé. On enroule en hélice, sous forme de bandes 2, une structure flexible de renforcement comprenant deux couches de renforcement. Chaque bande comprend une matière de support 3 en matrice non tissée, et un groupe 4 de filaments de nylon non tissés, 25 non pliés et aplatis 5 sous forme d'un fil, qui sont disposés parallèlement à la longueur de la bande; la matrice non tissée 3 et les filaments sont noyés dans du latex de caoutchouc 6. Une couche externe 7 de couverture est formée par extrusion autour des couches de renforcement. 30 Dans la construction représentée, les fils sont sous forme de fils simples, c'est-à-dire de filaments non tissés et non pliés de 1000 deniers à 8 brins/cm. Le fil de nylon peut, en variante, être un fil à 4 plis de 1000 deniers à 2 brins/cm. Une variante de la bande de renforcement que l'on vient 35 de décrire est représentée sur la figure 2. Cette variante comprend une seconde couche similaire 8 de matière multi-filamentaire•en "fils simples" de nylon aplatis et non pliés, qui est superposée à la première couche 4, aucune couche supplémentaire de matière de support en matrice 40 non tissée n'étant exigée. 72 13937 5 2133936 La figure 4 représente vin tuyau comprenant deux couches de renforcement formées chacune de bande de renforcement de ce type. Les tuyaux fabriqués avec un renforcement du type 5 décrit présentent les avantages suivants, dont certains, à ceux qui sont obtenus par les constructions sus-mentionnées décrites dans la demande de brevet français précitée. La fabrication du tuyau est moins coûteuse que celle des tuyaux comprenant du tissu normal par suite du faible coût 10 relatif de la matière de matrice. Lors de la vulcanisation, le retrait de la matière de renforcement aux températures utilisées, qui provoque normalement la "découpe en tranches de fromage" du caoutchouc du revêtement intérieur du tuyau, ne se produit pas et l'utilisation des fils non pliés et aplatis, 15 supportés par la matière de matrice, donne une résistance supplémentaire au retrait par comparaison avec la matière de renforcement pliée décrite dans ladite demande de brevet français, par suite de l'aplatissement des fils non pliés qui se produit (voir figures) et qui s'étend à travers la 20 matrice, de sorte que la résistance au retrait existe sur ■une plus grande surface cLe la matrice. Par suite, on peut utiliser un filament qui est soumis à un retrait de 8 yô dans le cas des constructions classiques, sans effet de"découpe en tranches de fromage" sur le revêtement, lequel peut être 25 comparativement mince tout en maintenant un alésage pratiquement lisse et non influencé par la déformation due au retrait. Il est évident que l'on élimine les frais de doublage des fils, que la matrice et la matière de renforcement non ?0 pliée et aplatie sont plus minces que la bande utilisant des fils doublés, et qu'elles sont aussi d'épaisseur plus uniforme. Ceci permet le recouvrement des spires successives de la matière de bande lorsqu'on les enroule sur un revêtement intérieur supporté par un mandrin, sans production d'un tuyau volumineux 35 et irrégulier, et il est clair que la jonction à recouvrement procure une forme de construction extrêmement résistante. Les couches multiples de bande selon l'invention procurent de la résistance et, en même temps, un tuyau à paroi mince. Les tuyaux à une ou plusieurs couches, sont suffisamment 40 minces et flexibles pour pouvoir être aplatis et enroulés pour 72 13937 6 2133936 l'emmagasinage et le transport facile, ce dernier étant aussi facilité par la légèreté de la structure. Un autre avantage de la bande aplatie consiste en ce qu'elle est plus steble et maniable que la bande renforcée, 5 pliée, de sorte qu'elle se bobinera mieux sur les bobines utilisées sur les machines à fabriquer les tuyaux qui appliquent un enroulement de bande en hélice sur un revêtement intérieur dans la construction des tuyaux renforcés. En ce qui concerne la pénétration de la matière poly-10 mère dans les fils de renforcement non pliés, elle peut avoir lieu plus aisément que dans le cas où les fils sont pliés, la torsion purement nominale appliquée aux fils aplatis favori- -sant un écoulement facile autour des filaments de matière polymère faisant partie du corps d'une construction de tuyau. 15 Les filaments rectilignes de la structure aplatie non tissée présentent une résistance à la traction plus élevée, lorsqu'ils sont incorporés dans le fil, que si les filaments devaient être pliés par suite de leur forme sensiblement linéaire alignée suivant la longueur du fil, par comparaison 20 avec la disposition en hélice des filaments pliés. Bien que la présente invention ait été décrite particulièrement en relation avec la fabrication de tuyaux flexibles renforcés, il est évident que l'on peut utiliser une structure ou line bande flexible de renforcement dans la fabrication de 25 nombreux autres articles flexibles renforcés, par exemple, des courroies de transporteur. 72 13937 7 2133936 HEVLND IC-uTIÛNo 1Structure flexible de renforcement comprenant une couche de matière de support en matrice non tissée, une couche adjacente de matière de renforcement, et une 5 couche flexible de liaison en matière polymère fixant ensemble la matière de support en matrice non tissée et la matière de renforcement, caractérisée en ce que la couche de matière de renforcement comprend une couche de matière filamentaire non tissée, non pliée et aplatie. 10 2.- otructure selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière en matrice non tissée est imprégnée de matière polymère. j>.- Bande de renforcement comprenant une structure flexible de renforcement selon la revendication 1 ou 2, 15 caractérisée en ce que la structure de renforcement est sous la forme d'une bande et en ce que la matière filamentaire aplatie est agencée pour s'étendre parallèlement,ou à peu près parallèlement, à la longueur de la bande. 4.-.article flexible comportant une couche de renfor-20 cernent, caractérisé en ce que ladite couche de renforcement est constituée par une bande flexible telle que spécifiée dans la revendication j. 5«- article flexible selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est un tuyau flexible. 25 6.- Procédé de fabrication d'articles flexibles, caractérisé en ce qu'il consiste à former un revêtement intérieur en matière polymère, à appliquer autour du revêtement intérieur une couche de matière de support en matrice non tissée, une couche adjacente de matière filamen-i>0 taire non tissée, non pliée et aplatie et une couche-flexible de liaison en matière polymère pour fixer ensemble la matière de support en matrice non tissée et la matière filamentaire non pliée, et à vulcaniser l'assemblage ainsi formé. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé 35 en ce que l'article fabriqué est un tuyau flexible.