Brevet FR2231877A1 — publié le 19741227

La présente invention se rapporte à un procédé destiné à l'assemblage entre elles de surfaces de feuilles, films, tubes et autres corps formés de résines polycléfiniques et dérivés ou mlanges Il est un fait que les dérivés des polyoléfines et les mélanges avec ceux-ci dont il est question présentent les memes difficultés lorsqu'ils doivent etre collés. Les substances susceptibles d'entrer en mélange sont la fibre de verre, l'amiante et autres. Il est connu que les résines polyclèfiniques, parmi lesquelles particulierement le polyéthylène à basse et haute densité et le poVrpropy- lène, ne sont pas attaqués par les solvants communs, propriété rendant ces matériaux très avantageux pour la confection de tubulures. Le seul inconvénient limitant l'utilisation de ce genre de tubes consiste dans l1impossibi- lité de pouvoir les relier par des moyens adhésifs. L'assemblage de tels tubes doit etre effectué par soudure à fusion, opération ne pouvant être ex- cutee que par du personnel hautement spécialisé. Le but de la présente invention consiste en un procédé permettant de réussir l'assemblage par des moyens adhésifs de surfaces planes d'objets à base de résines polyoléfiniques. Un tel procédé, tout en étant facilement réalisable en pratique, permet d'obtenir des assemblages continus d'éléments d'une manier uniforme et de bonne résistance, amortissant des vibrations éventuelles, garantisssant l'imperméabilité et l'isolation électrique etc. Le procédé comprend essentiellement, après nettoyage soigneux des surfaces à relier, le chauffage rapide par flarmr.e oxydante de ces surfaces, jusqu'à ouverture des pores et virage simultané de l'opacité, puis application auxdites surfaces d'une couche d'adhésif structurel de réticulation vé- nétrant dans les pores préalablement formés et enfin réunion des surfaces en les maintenant en contact les unes avec les autres jusqu'à la stabilisation de l'adhésif. Dans le but de faciliter un tel assemblage, notamment dans le cas e tubes, l'extrémité de l'un de ces tubes est évasée ou conformée de manière à servir d'élément femelle pour l1extrémité de l'autre tube servant d'élé ment malte. En outre, les bords des extrémités des deux tubes à relier sont biseautés de manière à favoriser leur interpénétration (l'élément mâle avec chanfreinage extérieur, l'élément femelle avec chanfreinage intérieur) et pour recevoir l'excès de substance adhésive refoulée pendant l'opération de jonction. su cas où l'extrémité femelle a été obtenue par évasement du tube, elle subit généralement une rétraction lors du traitement therntique pour l'opération de collage. Par la suite, pendant la jonction, elle est élargie par un tube n.âle seulement dans la mesure nécessaire à la pénétration de ce dernier. Il en résulte que le tube femelle est amené à épouser exactement la forme du tube male et/ de ce fait, d'adhérer parfaitement à ce'ui-ci. .u cas où par contre, l'un des deux tubes à relier devait irectement avoir été oralisé avec une extrémité plus large, c'est à dire " en tulipe", il est préférable que celle-ci ait un diamètre intérieur de O, 1 à 0,5 mm plus petit que le diamètre extérieur de l'élément mâle.Ainsi la rétraction thermique et l'interférence négative pernettent d'exercer une pression extérieure continue de ltélément femelle sur l'élément mâle, d1 & 5menter la pénétration de l'adhésif dans les pores des surfaces à relier et par consXquent d'obtenir une étanchéité parfaite de l'assemblage. En outre, une telle interférence n@gative, conjointement à 12action du chauffage et du chanfreinage de l'extrémité, permettent d'obtenir une adhé rence parfaite et une adaptation mutuelle entre le tube femelle et le tube mâle lesquels, peuvent aussi avoir des sections qui ne soient pas parfaitement circulaires ou pouvant même être nettement différentes. Le nettoyage des surfaces à relier doit être fait de manière à assurer l'élimination de toute trace dtimpureté. Dans la pratique, il est préférable d'effectuer préalablement un dégraissage ou lavage en utilisant de l'eau ou des solvants tels que par exemple de l'alcool et de frotter ensuite les surfaces dégraissées et essorées avec du papier abrasif. Les surfaces net, toyées sont chauffées pendant quelques secondes à la flamme oxydant par un chalumeau à gaz et le chauffage se prolonge aussi longtemps qu'il est observe le virage de l'opacité et avant que lesdites surfaces deviennent plus brillantes. Un tel traitement entraîne dans la pratique une augmentation de la porosité des surfaces chauffées. Il est indispensable que les températures des surfaces à souder ainsi traites ne dépassent pas 60 C. S'il en est autrement il faudrait laisser refroidir les surfaces avant de commencer à appliquer l'adhésif. Tans la pratique, des températures comprises entre 4000 et 5000 sont les plus favorables, étant donné qu'elles permettent d'obtenir les neil- leurs résultats de porosité des surfaces et partant une meilleure penétration de l'adhésif dans celles-ci. Par la suite, les deux surfaces ainsi traitées sont enduites d'une couche très- mince d'adhésif à base de résines époxydiques et/ou polyuréthaniques, et/ou acryliques, et/ou polyesters à réticulation. Un tel adhésif est formé de deux composants dont l'un est un accéléra- teur ou catalyseur et l'autre le prépolymère de base. Il y a avantage d'utiliser comme prépolymères des substances ou composes à base d'isocyanate ou cyanoacrylate. Les deux surfaces enduites d'adhésif sont mises en contact direct et pressées l'uns contre l'autre. Un repos pendant au moins 24 heures est nécessaire avant de pouvoir leur confier les fonctions auxquelles elles sont destinées. Ci-après quelques exemples non limitatifs: Exemple t Les tubes à assembler sont en polyéthylène à haute densité ayant tous les deux un diamètre extérieur de 90 mm et une épaisseur de 3,5 mm. L'eYtrémité d'un des tubes, désigné par mâle, est chanfreinée à 450 à sa partie extérieure afin de faciliter son introduction dans un verre ou une tulipe placée sur l'autre tube. La tulipe ou "femelle" a un diamètre intérieur égal au diamètre extérieur du tube (90 mm), réduit de 0,3 mm environ (soit 89,7 mm) pour permettre une compression continue entre les deux surfaces de contact une fois l'élément mâle introduit dans la tulipe. L'extrémité de la partie femelle ou tulipe est chanfreinée à 450 du coté intérieur, ctest à dire en sens oposé par rapport au chanfreinage de la partie mâle ceci pour favoriser la réception de l'excès d'adhésif expulsé lors de l'opération de l'assemblage. Le nettoyage intérieur et extérieur des surfaces de jonction a lieu en utilisant du papier abrasif. Puis les deux surfaces sont exposées à la flamme oxydante d'un chalumeau à propane ou à autre gaz combustible pendant 15 à 30 secondes, aussi longtemps qu'il est observé le virage de l'opacité des surfaces avec formation correspondante de pores. La température correspondant à un tel changement d'opacité est de 45 C à 50 C environ. Les deux surfaces à joindre sont enduites d'un adhésif à base d'isocyanats préalablement préparé en mélangeant le prépolymère avec son catalyseur. aussitôt après l'application de l'adhésif, l'extrémité m l est introduite dans l'extrémité femelle, en utilisant au besoin des leviers ou vérins hydrauliques, Jusquia ce qu'une pénétration complète de la partie mAa le ait lieu sur toute la longueur de la partie femelle. Pour assurer un bon assemblage, il est recommandé que la pénê;tra- tion de la partie malus dans la partie femelle ne soit pas inférieure à 0,8 à 1,2 fois le diamètre du tube. Tans-le cas de l'assemblage d'un tube avec un raccord, l'opération à accomplir est la même. Le raccord, une fois chauffé à la flamme oxydants sur la surface intérieure, ne subit pas de contraction comme la partie femelle du tube, à la suite de dilatation du fait de son épaisseur plus importante, à condition que le diamètre intérieur du raccord soit de 0,1 à 0,5 mm plus faible que le diamètre extérieur du tube à assembler. Il est alors possible de relier deux éléments, soit tube et raccord de meme diamètre nominal, sans nécessiter des outils spéciaux. Essais de contrôle Suivant l'exemple 1, une éprouvette a été confectionnée composée de deux éléments de tubes de polyethylène à haute densité et de 90- mm de diamètre pour une épaisseur de 3,5 mm devant supporter une pression d'exercice nominale de 4 at Les extrémités de l'éprouvette ainsi obtenue ont été obturées au moyen de deux calottes du même diamètre et épaisseur, fixées par un adhésif suivant le procédé précédemment décrit. Après 24 heures les essais suivants ont eu lieu: L'ensemble a été soumis à une pression intérieure hydraulique de 12 at(å savoir 3 fois la pression de fonctionnement) pendant une durée de 24 heures sans qu'aucune fuite n'ait été constatée par la suite. Puis l'achantillon en question a été soumis à un essai d'éclatement sous des pressions croissantes pour atteindre 22 at. Le tube s'est alors fissuré, mais sans que la zone de jonction des deux calottes avec les deux tubes ait été affectée.Cet essai a démontré que l'étanchéité des jonctions par l'adhésif utilisé pour réunir les deux surfaces de polyéthylène a été bien supérieure à la résistance propre du tube. Successivement, on a coupé du tube éclaté deux bandes aux dimensions de 32 X 150 cm, à des endroits différents près de la Jonction et comprenant soit le tube mals soit le tube femelle. Ces deux pièces ont été soumises à des essais dynamométriques de traction et il a été observé que pour tous les deux échantillons, avec une charge de 325 kg,a commencé la phase de la déformation plastique du tube, mais que pour la jonction aucune déformation ne s'est produite. Exemple 2 Aux fins d'une vérification ultérieure de la propriété de la surface d'un tube de polyéthylène à haute densité adhérant par collage à un autre tube de la meme matière et dans le but de vérifier la durée de cette adhérence dans le temps, il a été effectué les essais suivants: trois tronçons xe tubes de polyéthylène à haute densité d'un diamètre de 63 mm, d'une épaisseur de 3,6 mm et d'une pression nominale de 6 at. ont été chanfreine d'un côtéi nettoyés. à fond avec de la toile abrasive et les surfaces à réunir ont été traitées thermiquement aux mêmes conditions que srecedemment décrites. Puis ces surfaces ont été enduites itun adhésif à base de résines polyuréthaniques. Un raccord en "T", enduit de polyéthylène à naute densité, de diamètre de 63 mm a été nettoyé dans les Sarties-intérieures avec du papier abrasif et traité thermiquement. Une fois lue l'adhésif a été appliqué sur les surfaces intérieures, les trois tronçons de tubes ont été réunis au raccord en "T". Les extrémités du raccord en "T" ont été usinées en les ramenant à une mesure de G,3 mm inférieure au diamètre extérieur iu tube (correspondant à 59,7 mm) et chanfreinées en sens opposé de celui des tubes. Essais de contrôle Lorsqu'il a été laissé se stabiliser l'adhésif pendant 24 heures, des essais consistant à faire varier la pression à une température donnée ont été entrepris. Aux extrémités libres des tronçons de tubes ont été appliques des raccords métalliques permettant d'admettre une pression h)-drau- lique de 18 at. Cette pression correspond à trois fois la pression nominale de fonctionnement du tube utilisé, a été maintenue pendant la durée de 24 heures, à température ambiante. aucune fuite nia été relevée dans les jonctions. Puis l'ensemble de l'assemblage ("T" et tronçons de tubes) a été immergé dans une cuve d' eau chauffée et maintenue à la température constante de 80 C La pression a été suite à 3,6 at , correspondant à 0,6 de la pression d'exercice nominale et maintenue constante. L'irnmersion dans ce bain d'eau, thermostat i- quement réglé à la température de 80 C, a duré 200 heures environ. Aucun indice de déformation plastique et de fuites n'a été enregistré dans les Jonctions jusqu'à la fin de ces essais. Puis la pression à l'intérieur de l'assemblage a été rédià 2,4 at tout en continuant l'immersion en eau chaude à 800C pendant 800 heures consécutives. Même ici le résultat obtenu a été concluant. En autres termes, à la fin de ces essais, aucune déformation plastique des parties reliées ni aucune perte de pression n'ont été enregistrées. Après avoir retiré cet assemblage du bain thermostatique il a été procédé sur le êe @chantillon a des essais d'éclatement å la pression maximum. Dans ce but, la pression intérieure a été poussée jusqu'à 26 t la température ambiante. il s'est alors produit une fissure du tube à un point se trouvant à 2 cm environ de la jonction tandis que les joints euxmêmes sont restés intacts. R E V E N D I C A T I O N S 1) Procédé consistant à assembler entre elles des surfaces de feuilles, films, tubes et autres corps ornés à base de @@sines polyolefi- niques, caractérisé en ce qu'il consiste successivement à nettoyer soigneusement les surfaces à relier, à les chauffer rapidement par flamme oxydante jusqu'à l'ouverture des pores et virage simult de l'opacité, à appliquer auxdites surfaces une couche d'adhesif structurel de réticulation pénétrant dans les pores qui se sont préalablement lormés et à réunir les surfaces et les maintenir en contact l'une avec l'autre, jusqu'à la stasilisation de l'adhésif. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce quten cas de tubes, l'extrémité de l'un des deux tubes à reunir est evasée ou façon- née de manière à servir d'élément femelle pour l'extrémité de l'autre tube. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ltévase- ment de de l'extrémité du tube servant d'élément femelle a un diamètre intérieur de 0,1 à 0,5 an inférieur au diamètre extérieur de l'élément mals du tube à raccorder. 4) Procédé selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les bords des extremités des deux tubes à assembler sont chanfreinées en sens contraire. 5) Procédé selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu' outre le chanfreinage des extrémités des tubes à assembler, l'élément femelle de ceux-ci subit un évasement pour faciliter l'irtroduction de l'-lement malus. 6) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique par flamme oxydante s'effectue à des températures inférieures à 600C et, de préférence comprises entre 400C et 500C pendant un temps compris entre 15 et 30 secondes. 7) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'adhésif utilisé est à base de résines époxidiques et/ou polyuréthaniques et/ou acryliques et/ou polyesters à réticulation. 8) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que comme résine polyoléfinique il est utilisé du polyéthylène à haute et à basse densité ou polypropylène. 9) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les feuilles, films, tubes et autres corps destinés à être assemblés sont réalisés en résines polyoléfiniques ou dérivés de celle-ci ou encore de mélanges de polyoléfines ou autres substances, comme fibres de verre, amiante et autres à condition qu'elles contiennent les caractéristiques du produit de base.