Brevet FR2309328A1 — publié le 19761126

L'invention concerne un procédé de fabrication de tubes de résine renforcée du type appelé à double peau, c'est-à-dire du type qui comprend deux couches tubulaires résistantes coaxiales, intérieure et extérieure, formant entre elles un espacement dans lequel est placé un ensemble de nervures résistant qui raidit ces couches en un ensemble unique. GénBrale- ment, l'ensemble de nervures est placé en hélice dans ltespacement formé par les couches résistantes coaxiales. Pour fabriquer un tube de résine renforcée, par exemple un tube cylindrique ayant la structure oi-dessus, on croyait nécessaire jusqu'ici de remplir les conditions suivantes : - disposer, sur une couche tubulaire résistante intérieure préalablement réalisée, un moule par exemple hélicoidal, pour obtenir l'ensemble de nervures résistant désiré, par des techniques classiques, par exemple des techniques consistant à couler dans ce moule une résine choisie à l'avance, éventuellement renforcée - après avoir obtenu l'ensemble de nervures, disposer une paroi cylindrique continue de diamètre extérieur égal au diamètre extérieur de l'ensemble de nervures, de manière à réaliser sur la paroi et par des techniques classiques la couche tubulaire résistante extérieure. A cet effet, selon la technique connue, après avoir réalisé sur un mandrin entraîné en rotation autour de son axe longitudinal une couche tubulaire résistante intérieure de résine renforcée, par exemple par des techniques d'enroulement de filaments, on effectue la formation, sur cette couche, d'une couche intermédiaire de résine expansée, généralement une résine de polyuréthane , d'une épaisseur calculée à l'avance. Bnsuite, dans cette couche intermédiaire, on pratique un sillon hélicoidal qui met à nu la couche tubulaire intérieure et qui a un pas et une section transversale fixés à l'avance.Un tel sillon, qui constitue le moule désiré pour l'ensemble de nervures voulu, est ensuite rempli d'une résine éventuellement renforcée, par exemple une résine de polyester renforcée de fibres de verre et qui, en durcissant, donne lieu à l'ensemble de nervures susdit. Les surfaces extérieures de la couche intermédiaire et de l'ensemble de nervure constituent ensemble une paroi cylindrique continue sur laquelle est formée, par des techniques classiques, une couche tubulaire résistante extérieure. Un tel procédé, si avantageux qu'il soit à quelques points de vue, à toutefois de graves inconvénients de caractère aussi bien technique qu' économique. En effet, la masse de résine expansée qui constitue la couche intermédiaire ne participe pas notablement à la résistance mécanique du tube fini mais se comporte plutôt comme une matière irierte de remplisage des espacements compris entre les spires de l'ensemble Donc, du point de vue de la résistance mécanique, dans In tube fini, la masse susdite de résine expansée (généralement du polyuréthane expansé) constitue un alourdissement inutile et coûteux. Un autre inconvénient est dû au fait que le sillon hélicoïdal dans lequel on forme l'ensemble de nervures résistant est généralement obtenu par fraisage de la couche intermédiaire de résine expansée; cette opération, déjà laborieuse en elie-meme, comporte des pertes parfois importantes de matière résineuse par suite des copeaux. En outre, avant d'effectuer la coulée de résine, il faut nettoyer soigneusement le sillon fraisé étant donné que s'il contenait des copeaux de matière expansée, cela gênerait l'assemblage désiré entre ensemble de nervures et la couche tubulaire intérieure. D'autres pertes notables de matière résineuse expansée se produisent à l'occasion de l'opération usuelle de rectification de la paroi extérieure de la couche intermédiaire, avant la formation sur celle-ci de la couche résistante extérieure. Un autre inconvénient réside dans le fait que la formation de la couche intermédiaire résineuse doit s'effectuer seulement quand la couche tubulaire résistante intérieure a atteint un degré de durcissement fixé à l'avance. En effet, dans le cas contraire, la matière résineuse appliquée par pulvérisation et aveo expansion et polymérisation sur place, endommage la couche intérieure soit à cause de l'action dissolvante exercée sur celle-ci par ses constituants, soit à cause de la forte chaleur de réaction engendrée pendant le processus rapide de polymérisation de la résine expansée. Le problème qui est à la base de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de tubes de résine renforcée ayant une structure à double peau qui permette de surmonter simultanément tous les inconvénients cités plus haut à propos de la technique connue.Ce problème est résolu selon l'invention par le fait que le procédé comprend les phases successives suivantes - former de manière en elle-même connue une première couche tubulaire résistante sur un mandrin maintenu en rotation autour de son ate longi tudinal, - appliquer sur cette première couche tubulaire une nervure préfabriquée constituée par un profilé de résine renforcée ayant une épaisseur fixée à l'avance, en enroulant la nervure suivant une hélice ayant un pas fixé et suivant une disposition essentiellement perpendiculaire à la surface extérieure de la pre ière couche tubulaire, - enrouler sur les spires de la nervure des filaments continués de verre imprégnés de résine jusqu'à l'obtention d'une deuxième couche tubulaire résistante, - arrêter la rotation du mandrin et retirer de celui-ci le tube fini. Selon un mode d'exécution, on propose d'enrouler sur les spires de la nervure un ruban imprégné de résine d'épaisseur fixée à l'avances jusqu'à obtenir une parci extérieure continue résistante. avantageusenent, sur cette paroi, on enroule des filaments continus de verre imprégnés de résine.Selon un autre mode d'exécution, la nervure est constituée par un profilé ondulé d'épaisseur fixée à l'avancez Les avantages obtenus par l'invention résident surtout dans le fait que par le procédé susdit, on évite complètement la nécessité de dispcser un moule à l'intérieur duquel on réalise l'ensemble de nervures résistant ainsi que la nécessité de disposer d'une paroi cylindrique continue sur laquelle on forme la couche tubulaire résistante extérieure. On évite ainsi la nécessité de réaliser une couche intermédiaire de résine expansée et on surmonte donc tous les inconvénients liés à la présence d'une telle couche. A qualités égales, un tube à double peau obtenu selon le procédé de l'invention a un poids et un prix de revient par mètre linéaire notablement réduits relativement à ceux d'un tube à double peau de la technique connue. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que l'on peut appliquer la nervure de façon automatique et rapide sur la couche tubulaire intérieure aussitôt formée, sans aucune prépolymérisation de celle-ci ; par conséquent, on obtient un soudage complet et optimal de la nervure à la couche résistante intérieure. L'utilisation d'une nervure préfabriquée ondulée facilite en outre, ensuite, la réalisation de la couche tubulaire extérieure en ce sens que l'on dispose ainsi d'une plus grande surface d'appui pourles fils continus de verre imprégnés de résine ou pour le ruban imprégné de résine. I1 faut noter en outre qu'en cas de besoin, il est très simple de déposer, entre les spires de la nervure, n'importe quel type de matière expansée d'isolement, fabriquée séparément par des machines classiques à fonctionnement continu, en faisant varier convenablement les caractéristiques de la matière selon les valeurs d'isolement à atteindre. Il est en outre facils au praticien d'effectuer un tel dépôt de matière isolante en même temps que l'application hélicoïdale de la nervure, sans que cela implique une perte de temps supplémentaire ni une prépolymérisation de la couche résistante intérieure étant donné que, comme on l'a dit, la matière expansée d'isolation est préparée séparément. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux dans la description d'un exemple d'exécution du procédé de l'invention, donnc ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels les figures 1 à 4 représentent schématiquement des phases successives d'un procéda selon l'invention ; la figure 5 montre en coupe partielle un tronçon de tube obtenu par le procédé illustré par les figures 1 à 4 ; les figures 6 et 7 représentent une variante du procédé selon l'invention ; la figure 8 montre en coupe partielle un tronçon de tube obtenu par le procédé des figures 6 et 7. On décrira à titre d'exemple.8 propos des dessins un procédé selon l'invention pour la fabrication d'un tube cylindrique droit. En particulier, sur les figures 1 à 5, la référence 1 indique schématiquement un mandrin cylindrique à moteur muni à ses extrémités opposées de tourillons 2, 3 par lesquels il est monté de manière à pouvoir tourner sur un bâti non repré senté, étant donné qu'il est en lui-même oonnu. Sur le mandrin 1 par des techniques en elles-mêmes connues, on commence par former une couche cylindrique résistante 4 (couche intérieure) en utilisant par exemple une résine polyester renforcée de fibres de verre .Ensuite, sur cette couche 4,aussitôt formée, on applique une nervure préfabriquée r constituée par un profilé ondulé d'épaisseur fixée à l'avance, fabriqué en résine renforcée, par exemple en résine de polyester renforcée de fibres de verre semblables å celles qu'on utilise pour l'obtention de la couche intérieure 4. Par des techniques connues, on enroule la nervure 5 sur la couche intérieure 4 suivant une hélice cylindrique ayant un pas P fixé à l'avance (figure 2), en le disposant perpendioulairement à la surface cylindrique extérieure de la couche 4.Le pas P, l'épaisseur et la largeur de la nervure 5 sont calculés lors de la conception, sur la base des caractéristiques de résistance quê l'on veut obtenir dane le tube fini. A ce stade, en utilisant par exemple une technique connue d'enroulement de filaments, on enroule sur les spires de la nervure 5 de multiples fils de verre continus 6, imprégnés d'une résine polyester, par exemple semblable à celle qui constitue la nervure 5. On enroule les multiples fils continus 6 suivant une hélice cylindrique ayant un pas P1 supérieur au pas P de la nervure 5 et on continue cet enroulement dans les deux sens jusqu'à ce qu'on obtienne une couche cylindrique résistante 7 (couche extérieure) qui, en polymérisant, se lie chimiquement à la résine qui constitue la nervure 5. Après avoir arrêté la rotation du mandrin 1, on peut retirer de celui-oi le tube fini, par une technique classique. La structure du tube fini,représentée sehematiquement à la figure 5, comprend une couche cylindrique résistante intérieure 4, une couche cylindrique résistante eiterieure 7 coaxiale à la précédente et délimitant avec celle-ci un espace 8, et une nervure ondulée résistante 5 placée en hélice dans cet espacerent 8 et qui relie et raidit en un ensemble unique les couches résistantes intérieure et extérieure. Selon le procédé de fabrication susdit, on a réalisé deux tubes, appelés A0 et A1 au Tableau 1 suivant qi indique les caractéristiques dimensionnelles de ces tubes. TABLEAU 1 Tube à double peau Ao A diamètre intérieur (mm) 1200 t200 diamètre extérieur (mm) 1259 1271 épaisseur couche intérieure (4) (mm) 2,9 6,9 épaisseur couche extérieure (7) (mm) 2,6 6,6 hauteur nervure (5) (mm) 24 22 épaisseur nervure (5) (mm) 0,9 1,5 largeur nervure (5) (mm) 40 40 pas (P) de la nervure (mm) 60 50 angle d'ondulation de la nervure 40 40 Pour la réalisation de ces tubes A0, A1 et plus précisément des couches résistantes intérieure et extérieure de la nervure, constituées par une ou plusieurs couches superposées, on utilise les matières citées au Tableau 2 (page suivante). Des essais classiques de réception effectués sur les tubes ainsi obtenus donnent les résultats indiqués au Tableau 3 ci-dessous TABLEAU 3 PARAMETRE UNITE TUBE A0 TUBE A1 pression de service Kg/cm 0 6 pression de réception @ 0,5 9 en fonctionnement pression de réception .. 1 t2 en usine poids unitaire nominal Kg/ml 42 107 facteur de rigidité Kg cm2/cm 65.000 186.000 K@/@ @@@ @ @@@ force de rupture par écrase- K/ml 700 2.000 ment entre deux plateaux parallèles TABLEAU 2 Type Tube Nombre Type % de verre Angle Type de couche à double peau de couches de verre en poids d'enroulement de résine voile A0 1 mat de polyester 20 --surface, isophtalique A1 1 verre "C" couche mat A0 1 mat 450 g/m2 30 --- polyester intérieure verre "E" isophtalique 4 A1 1 filaments A0 2 filament 70 54 (roving)polyester A1 7 isophtalique 2400 Tex filaments A0 3 filament couche 70 54 polyester (roving) extérieure A1 8 isophtalique 7 2400 Tex nervure mat A0 1 fibres 28 --- polyester 5 coupées isophtalique A1 1 (veranne) Selon une variante du procédé a'e l'invention (figures 6, 7 et 8), on enroule sur les spires de la nervure ondulée 5, au moyen d'une technique classique, un ruban 9 d'épaisseur fixée à l'avance, imprégné de résine, de préférence d'une résine semblable à celle qui sert à réaliser la couche résistante intérieure 4. Ce ruban 9 peut être constitué par des fibres minérales, des fibres de verre, des fibres plastiques et similaires et être du type tissé ou non tissé. Ensuite, sur le ruban aussitôt enroulé, on effectue un enroulement de multiples fils de verre continus 10 imprégnés de résine, par exemple par la technique connue d'enroulement de filaments. Quand la résine qui imprègne les filaments continus de verre 10 et le ruban 9 est complètement polymérisée avec obtention de la couche résistante extérieure désirée, on arrête la rotation du mandrin 1 et on peut retirer de celui-ci le tube fini, par une technique classique. La structure de ce tube fini (figure 8) diffère de la structure du tube de la figure 5 par le simple fait que la couche résistante extérieure est constituée par la combinaison d'un ruban imprégné de résine et de multiples filaments de verre. RWDI CATI ONS 1.- Procédé de fabrication de tubes de résine renforcée du type appelé à double peau, c'est-à-dire du type qui comprend deux couches tubulaires résistantes coaxiales, intérieure et extérieure, formant entre elles un espacement dans lequel est placé un ensemble de nervures résistant qui raidit ces couches en un ensemble unique, caractérisé par le fait qu'il comprend les phases successives suivantes s - former de manière en elle-même connue une première couche tubulaire résistante sur un mandrin maintenu en rotation autour de son axe longitudinal, - appliquer sur cette première couche tubulaire une nervure préfabriquée constituée par un profilé de résine renforcée ayant une épaisseur fixée à l'avance, en enroulant la nervure suivant une hélice ayant un pas fixé et suivant une disposition essentiellement perpendiculaire à la surface extérieure de la première couche tubulaire, - enrouler sur les spires de la nervure dea filaments continus de verre imprégnés de résine jusqu'à l'obtention d'une deuxième couche tubulaire résistante, - arrêter la rotation du mandrin et retirer de aelui-ci le tube fini. 2.- Procédé selon la revendioation I, caractérisé par le fait que la nervure est constituée par une bande ondulée d'épaisseur fixée à l'avance. 3.- Procédé de fabrication de tubes cylindriques de résine renforcée, caractérisé par le fait qu'il comprend les phases successives suivantes t - former de manière en elle-même connue une première couche tubulaire résistante sur un mandrin maintenu en rotation autour de son axé longitudinal, - appliquer sur cette première couche tubulaire une nervure préfabriquée constituée par unprofilé de résine renforcée ayant une épaisseur fixée à l'avance, en enrculant la nervure suivant une hélice ayant un pas fixé et suivant une disposition essentiellement perpendiculaire à la surface extérieure de la première couche tubulaire, - enrouler sur les spires de la nervure un ruban imprégné de résine et d'épaisseur fixée à l'avance, jusqu'à obtenir une couche tubulaire résistante extérieure. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que sur le ruban imprégné de résine, aussitôt enroulé, on enroule de multiples filaments continus de verre imprégnés de résine, l'enroulement du ruban et l'enroulement des fils oonstituant la couche résistante tubulaire extérieure.