Brevet FR2362333A1 — publié le 19780317

L'invention concerne la protection des tuyaux en matière plastique contre les dommages par choc et plus particulièrement, un revêtement antichoc pouvant s'écraser, appliqué à l'extérieur d'un tuyau en matière plastique. Les tuyaux en matière plastique renforcés de fibres, particulièrement formés de résine thermodurcissable renforcée de fibres de verre, sont largement employés à cause de leur résistance aux liquides corrosifs et de leur grande solidité. On les utilise de façon étendue, par exemple, dans les industries chimique, pétrolière et papetière. Dans ces industries, le tuyau est fréquemment installé au dessus du sol. Dans les applications souterraines, on l'emploie le plus communément pour véhiculer de l'eau ou des eaux usées. L'un des inconvénients des tuyaux formés de résine thermodurcissables est qu'ils sont cassants et se fissurent donc facilement mEme lorsqu'ils sont soumis à un choc relativement modéré. Dans beaucoup des applications ci-dessus, ces tuyaux sont exposés au risque de dommage par choc pendant le transport ou l'installation. Par exemple, les dommages par choc se produisent souvent lorsqu'on charge le tuyau sur un camion ou lorsqu'on l'en décharge. Dans les installations situées au dessus du sol, le tuyau est c#ommunément levé par des cibles et peut subir des dommages par choc en heurtant un objet fixe tel qu'un poteau. Dans les installations souterraines, les dommages par choc sont dûs habituellement à des roches qui tombent sur le tuyau dans une tranchée avant qu'elle ne soit comblée. En bref, l'invention fourni * n revêtement d'absorption d'énergie pour tuyaux en matière plastique. Le revêtement comprend de préférence une couche d'absorption d'énergie, pouvant s'écraser, formée de particules minérales multicellulaires et collée à l'extérieur du tuyau. Les caractéristiques de compression des particules multicellulaires sont telles qu'elles tendent à s'écraser progressivement au choc au lieu d'éclater. Un tel revêtement protec#teur de tuyau absorbe de l'énergie de choc et étale le choc sur une zone plus large en s'écrasant pour épouser la forme de l'objet percutant.Des particules minérales multicellulaires telles que les agrégats volcaniques naturels légers, le schiste expansé, l'argile soufflée, la pierre ponce, la scorie ou la cendre de foyer sont des matières de revêtement spécialement appropriées parce qu'elles ont les caractéristiques désirées d'absorption d'énergie et qu'elles sont très peu coûteuses. La meilleure protection est assurée si la résistance à la compression des particules est telle qu'elles ne s'écrasent pas notablement à moins qu'un choc n'approche du niveau qui endommagerait un tuyau non protégé. On comprendra plus complètement ces aspects ainsi que d'autres aspects de l'invention gracie à la description détaillée ci-après et aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une élévation schématique illustrant un procédé préférentiel d'application d'une couche de liant à l'extérieur d'un tronçon de tuyau en matière plastique la figure 2 une élévation schématique suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; la figure 3 une élévation schématique illustrant un procédé préférentiel d'application d'une couche de particules amtichocs à la couche de liant indiquée sur la figure 1 et la figure 4 une élévation fragmentaire agrandie en coupe d'un revêtement antichoc appliqué à un tuyau en matière plastique. Les figures 1 à 3 montrent un procédé préférentiel de revêtement d'un tronçon de tuyau en matière plastique 10. Le revêtement décrit ci-après est particulièrement utile pour protéger des tuyaux en matière plastique à paroi relativement mince formés de résines thermodurcissables renforcées de fibres. Ces tuyaux sont habituellement cassants et se fissurent donc facilement lorsqu'un objet les heurte. Pendant le revêtement, on fait tourner le tronçon de tuyau 10 dans le sens indiqué par la flèche 12 de la figure 1. A mesure que l'on fait tourner le tronçon de tuyau, on étale sur sa surface extérieure un mince film 14 de liant liquide 16. Le liant, qui est de préférence une résine plastique thixotropique, est appliquée à l'extérieur du tuyau avec la plus petite épaisseur de couche possible, de manière à réduire la dépense de matière. Une épaisseur typique de la couche est d'environ 0,38 mm pour un tuyau de 15 cm de diamètre et d'environ 0,64 mm pour un tuyau de 50 cm de diamètre. Les figures 1 et 2 montrent le procédé préférentiel permettant de régler avec précision l'épaisseur de la couche de résine. Une tête distributrice en T, 18, placée au dessus du tuyau 10, étale la résine sur le tuyau. La tête distributrice comprendXun conduit tubulaire allongé d'alimentation 20, pratiquement dressé, par lequel passe la résine et un tube distributeur allongé perforé 22, prévu à l'extrémité inférieure du conduit d'alimentation pour recevoir la résine et la distribuer sur le tuyau en rotation. La tête distributrice se meut lentement dans le sens de la flèche 24 de la figure 2 tout en distribuant la résine. Une brosse 26 voisine de la tête distributrice comporte des soies souples 28 maintenues en contact avec le film de résine pour l'étaler de façon pratiquement uniforme sur la surface extérieure du tuyau. Si la résine ne contient pas de charges ou pigments excessivement abrasifs, on peut l'appliquer avec l'épaisseur désirée par projection sans air. Si des abrasifs énergiques sont présents ou si la vie en pot de la résine est courte, le procédé préférentiel d'application de la résine est celui que montrent les figures 1 et 2. A l'achèvement du processus d'enroulement pendant la fabrication de tuyaux à filaments enroulés, le tuyau porte en principe un excès de résine liquide à sa surface. Ainsi, on peut utiliser une racle'de structure appropriée (non représentée) pour enlever seulement une partie de la résine et laisser un mince film présentant l'épaisseur désirée indiquée plus haut. Toutefois, dans le procédé préférentiel, on enlève complètement de la surface du tuyau la résine en excès qui reste à l'achèvement de l'enroulement et on applique ensuite un film de résine 14. Ce procédé permet de choisir la résine et les additifs qui donnent le meilleur résultat de revêtement sans être limité à l'utilisation de la résine particulière qui sert lors de l'enroulement de la couche de filaments. Une fois que toute la surface extérieure du tuyau est revêtue du film de résine, on applique à la résine des particules multicellulaires pouvant s'écraser, 30, de préférence par le procédé de la figure 3. Un couloir allongé incliné 32, voisin du tuyau, conduit par gravité des particules 30 sur le tuyau de sorte que les particules adhèrent au film de résine qui lie de façon permanente les particules à l'extérieur du tuyau. Les particules tendent à s'accumuler à l'extrémité du couloir ce qui fait qu'elles sont poussées vers le bas, à travers le film de résine, en ferme contact avec le tuyau. Ainsi, les particules sont enrobées dans le film de résine qui les lie fortement au tuyau. Pendant l'application des particules, on fait tourner lentement le tuyau dans le sens de la flèche 34 de la figure 3. Les particules 30 en excès qui n'adhérent pas au film de résine tombent par gravité dans le sens de la flèche 36 de la figure 3 pour être recueillies et réutilisées. Ainsi, les particules sont fortement serrées entre elles pratiquement en une seule couche et poussées fermement dans le film de résine, ce qui assure une liaison solide. Ce revêtement est mieux représenté par la figure 4 où les particules ont une grosseur extrêmement exagérée, pour plus de clarté. Les particules pouvant s'écraser, 30, sont liées à la surface extérieure du tuyau de telle sorte que la majeure partie de la couche de particules cellulaires obtenues fait saillie relativement au tuyau et que les parties saillantes peuvent s'écraser et absorber de l'énergie lors du choc. La matière en particules préférentielle est une substance multicellulaire peu coûteuse ayant une résistance suffisante à la compression pour que les particules puissent absorber une quantité utile d'énergie lors du choc. Cela permet aux particules de s'écraser progressivement lors du choc au lieu d'éclater. En service, quand un projectile frappe le revêtement protecteur, les particules s'écrasent progressivement dans une mesure proportionnelle à la force du choc, ce qui atténue ou absorbe le choc. L'indentation' des particules brisées de la couche protectrice épouse la forme de l'objet percutant, ce qui étale le choc sur une plus grande zone du tuyau. Cet écrasement progressif des particules -protège la structure sous-jacente du tuyau en empêchant la transmission au tuyau d'une quantité nuisible d'énergie de choc du proJectile. Les particules 30 se lient Si fortement au tuyau que des abrasions et des chocs minimes enlèvent seulement la partie extérieure de certaines particules et en laissent subsister une quantité notable. Les chocs plus grands écrasent un plus grand nombre de particules ce qui absorbe une plus grande part du choc. Une partie des particules écrasées restent enrobées dans le film de résine de manière à assurer une certaine protection contre les chocs ultérieurs. Le revêtement pouvant s'écraser est de préférence formé de particules de grosseur assez uniforme parce qu'elles donnent un revêtement uniforme et une meilleure apparence du produit final. Comme on le voit surtout par la figure 4, les particules pouvant s'écraser sont de grosseur telle qu'elles font saillie à une distance notable relativement au film de résine, ce qui leur permet de recevoir l'énergie de l'objet percutant et de s'écraser sans transmettre immédiatement l'énergie au tuyau en matière plastique. On obtient de bons résultats quand la grosseur de particules est de 1,6 à 6,4 mm environ. Généralement, les particules plus grosses donnent une meilleure protection mais la réponse dynamique du tuyau au choc est telle que des particules plus petites peuvent assurer une protection suffisante d'un tuyau plus petit. De préférence, les particules 30 sont des particules multicellulaires minérales choisies dans la classe de matières qui comprend les agrégats naturels volcaniques légers, le schiste expansé, l'argile soufflée, la pierre ponce et les types cellulaires de scorie et cendre de foyer qui peuvent écraser, ainsi que leurs mélanges, mais on peut aussi utiliser d'autres matières minérales multicellulaires pouvant s'écraser et ayant de bonnes caractéristiques d'absorption d'énergie. L'utilisation de la classe de particules minérales décrite plus haut fournit un revêtement extrêmement peu coûteux pour tuyaux en matière plastique. Actuellement, les particules minérales multicellulaires pouvant écraser et envisagées par l'invention coûtent environ 0,05 F/kg. Par contre, un revêtement protecteur de tuyau formé de particules de mousse de polystyrène ou autre matière polymère expansée sont beaucoup plus coûteuse. Par exemple, les perles de mousse de polystyrène coûtent actuellement environ 2,98 F/kg. Si l'on utilise dans un revêtement protecteur de tuyau des perles de mousse de polystyrène ayant une très faible densité et une très faible résistance à la compression, elles sont généralement incapable d'absorber la quantité d'énergie nécessaire pour protéger le tuyau contre les dommages par choc.Par contre, si l'on fabrique un revêtement antichoc acceptable pour tuyau en matière plastique à partir de matière polymère expansée, il faut adopter des particules de mousse ayant une résistance et une densité relativement grandes pour obtenir la résistance à la compression nécessaire pour absorber la quantité voulue d'énergie. Toutefois, ces particules de mousse sont beaucoup plus coûteuses que les particules minérales multicellulaires pouvant s'écraser qui sont envisagées par l'invention, et au lieu d'utiliser ces particules coûteuses de matière plastique, il serait presque aussi économique d'augmenter simplement l'épaisseur de paroi du tuyau en matière plastique pour obtenir la résistance désirée au choc.L'invention évite cet inconvénient en fournissant une couche protectrice si peu coûteuse que l'on peut l'appliquer à la surface extérieure du tuyau sans qu'il soit nécessaire d'ajouter au tuyau davantage de matières résineuses et de renforcement coûteux pour augmenter son épaisseur de paroi et obtenir la résistance au choc désirée. Dans un essai sur un tuyau expérimental de 35 cm de diamètre formé de matière plastique renforcée de fibres et obtenu par enroulement de filaments, on vérifie le seuil de dommage au tuyau en laissant tomber sur celui-ci une boule d'acier de 1,8 kg. Les résultats montrent que la hauteur de chute nécessaire pour causer un dommage est multipliée par 2 à 3 avec un revête- ment de particules de schiste expansé de 3,2 mm. Ainsi, on obtient un revêtement antichoc pouvant s'écraser pour tuyaux qui est peu coûteux et protège des tuyaux de matière plastique à paroi mince contre les dommages par choc dûs à la manipulation, au chargement, au déchargement ou à l'installation du tuyau. REVENDICATIONS 1. Tuyau en matière plastique protégé contre les chocs, caractérisé par le fait qu'il porte à sa surface extérieure un film de liant et une couche de particules minérales multicellulaires pouvant s'écraser, liées à la surface du tuyau par le film de liant, les particules étant de grosseur telle que la majeure partie de la couche de particules fait saillie relativement au film de liant en formant un revêtement extérieur cellulaire, les particules ayant aussi une résistance à la compression telle que leurs parties en saillie s'écrasent pratiquement.par rupture en absorbant de l'énergie de choc, uniquement quand le choc approche du niveau qui endommagerait un tuyau non protégé par la couche de particules. 2. Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les particules sont formées d'agrégats naturels volcaniques légers, de schiste expansé, d'argile soufflée, de pierre ponce, de scorie ou de cendre de foyer, ou de mélange de ces matières. 3. Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les particules sont distribuées à la surface extérieure du tuyau de manière à former des espacements ouverts entre les parties en saillie. 4. Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est formé d'une matière résineuse thermodurcissable. 5. Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le film de liant a une épaisseur d'environ 0,38 à 0,64 mm et que la couche extérieure de particules a une épaisseur d'environ 1,6 à 6,4 mm et est distribuée uniformément autour de la surface du tuyau, en une seule couche, de manière à couvrir pratiquement toute la surface extérieure. 6. Tuyau selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les particules ont une épaisseur notablement supérieure à celle de la couche de liant.