Brevet FR2393668A1 — publié le 19790105

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une couche en matière polymère sur des pièces de forme cylindrique. Il est très avantageux de mettre en oeuvre le procédé de l'invention pour la fabrication de tuyaux et de rev8tements d'arbres en matière polymère à faible plasticité privée d'adhésivité de constitut ion. On connait des procédés de fabrication d'une couche en matière polymère sur des pièces de forme cylindrique par enroulement en spirale sur la pièce d'une bande en matière polymère suivi d'un traitement thermique ultérieur. On consiaît, par exemple, un procédé de fabrication de rev8te- ments d'arbres selon lequel une bande en mélange brut ou en matière plastique à section rectangulaire est enroulée à recouvrement sur un arbre de façon que le côtd long de sa section adhère à l'arbre. Toutefois, un tel enroulement de la bande provoque la formation de cavités remplies d'air entre la bande et l'arbre ainsi entre la première et la deuxième couches de bande. Après le traitement thermique de l'arbre portant l'enroulement les cavités remplies de- air se transforment en bu les d'air dans le rev#tement, ce qui conduit à un défaut de monolithisme de la couche en matière polymère et à un abaissement considérable des indices tels que la dureté, la résistance au déchirement, etc. Ce procédé ne permet pas non plus d'obtenir un revêtement de grande épaisseur du fait que, dans ce cas, par suite de la faible épaisseur de la bande il est nécessaire d'enrouler un grand nombre de couches, ce qui nécessite beaucoup plus de temps et est peu productif. Un autre inconvénient du procédé précité réside dans l'impossi bilité d'utiliser des bandes en matière polymère privée d'adhésivité de constitution, par exemple en mélange de caoutchouc à base de ca outchoucs fluorés à haute viscosité caractérisés par une haute stabilité chimique et thermique, du fait que la fabrication d'une bande mince en ces matières est très complexe, tandis que l'utilisation dans le procédé connu d'une bande épaisse conduit à une augmentation du nombre de cavités remplies d'air dans la couche en matière polymère.En même temps les arbres portant des revêtements en mélanges de caoutchouc à base de caoutchoua fluoréss ainsi que les tuyaux fabriqués à partir des mêmes mélanges, possèdent une longue vie utile dans des conditions d'utilisation particulièrement sévères, par exemple aux températures élevées et dans les milieux agressifs. On connaît aussi un procédé de fabrication de revatement d'arbres suivant lequel on utilise une bande en mélange brut à section rectangulaire en réalisant l'enroulement de façon que la bande légèrement inclinée adhère à l'arbre par le cEté court de sa section transversale et les spires de la bande soient posées bout à bout, les spires voisines étant rangées les unes contre les autres par les c6+és longs de la section transversale dé la bande. Ce procédé, par comparaison avec le procédé décrit précédemment, permet d'obtenir avec un plus haut rendement une épaisse couche de revêtement en enroulant une couche en matière polymère. Cependant, l'épaisseur obtenue de revêtement est limitée du fait qu'on ne peut pas appliquer une deuxième couche de la bande car pour la mise en place des spires de façon que les grands cotés de la section de la bande soient presque perpendiculaires par rapport à l'arbre, il est nécessaire d'avoir un support dur sur lequel on met en place les spires. le procédé n'est valable que pour des matières polymères ayant une bonne plasticité et une bonne adhésivité de constitution. Quant aux matières polymères à basse plasticité et à basse adhésivité de eons- titution, le serrage des spires entre elles lors du traitement thermique est insuffisant pour coller les couches et pour obtenir un revêtement monolithique. Pour la mtme raisons on ne peut pas utiliser dans ce procédé des matières polymères possadant une stabilité chimique et thermique élevée, par exemple des mélanges de caoutchouc à ba- se de caoutchoucs fluorés.En outre, l'inconvénient maJeur du procédé dé décrit antérieurement, c'est-à-dire-la formation de cavités re- plies d'air entre la bande et l'arbre est aussi présent dans ce procédé. l'invention a pour but de mettre au point un procédé de fabrication d'une couche en matière polymère sur des pièces de forme cylindrique selon lequel, lors de l'enroulement sur une pièce de forme cylindrique d'une bande en matière polymère quelconque on assure ltob- tention d'une couche monolithique de toute dimension en longueur, en épaisseur et en diamètre sans bulles d'air, craquelures et mioropores. On atteint ce but gra#ce au fait que, dans la mise en oeuvre du procédé de fabrication d'une couche en matière polymère sur des pib- ces de forme csSindrigue par enroulement en spirale sur une pièce de forme cylindrique d'une bande en matiere polymère suivi d'un traitement thermique ultérieur de la couche en matière polymère, on utilise; selon l'invention, une bande dont la section transversale a la forme d'un parallélogramme obliquangle, tandis que l'enroulement se fait de façon que les spires voisines adhèrent les unes aux -autres par leurs côtés latérausO Le procédé de l'invention pour la fabrication d'une couche en matière polymère sur des pièces de forme cylindrique assure l'obtention d'une couche de haute qualité faite en matières caractérisées par une plasticité et par une adhésivité de constitution différentes y compris en mélanges de caoutchouc à base de caoutchoucs fluorés à haute stabilité chimique et thermique. En faisant varier les dimensions de la section transversale de la bande ainsi que le nombre de couches, on peut obtenir une couche de matière polymère de toute épaisseur avec un haut rendement d'enroulement. Il est à noter qu'ainsi on arrive à conserver tous les avantages du procédé : la couche est monolithique sans bulles d'air et on peut utiliser des matières polymères à plasticité et adhésivité de constitution différentes. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre, par exemple, pour la confection de revêtement d'arbres en matière polymère ou pour la fabrication de tuyaux et de plaques obtenues par découpe longitudinale des tuyaux. les tuyaux et les arbres avec des revête- ments en mélanges de-caoutchouc à base de caoutchoucs fluorés obtenus par le procédé de l'invention ont une longue vie utile dans des conditions d'utilisation particulièrement sévères : aux températures élevées, dans les milieux oxydants et dans les solvants, y compris les solvants chlorés et aromatiques. Il est avantageux de choisir les dimensions de l'angle aigu du parallélogramme formant la section de la bande dans des limites comprises# entre 100 et 750. Dans le cas où cet angle est inférieur à 10 , il est difficile d'obtenir une bande à profil de qualité lors de l'-extrusion des matières polymères ayant une basse plasticité. Lorsque les angles sont inférieurs à 10o ou supérieurs à 750 on n'arrive pas à assurer un serrage suffisant des spires les unes contre les autres pour obtenir une couche monolithique en matière polymère, surtout en matières à basse plasticité et à faible adhé sivité de constitution (pouvoir d'adhérence). On donnera ci-après un mode concret de mise en oeuvre du procédé de l'invention illustré par un exemple de réalisation d'un procédé de fabrication d'un revêtement d'arbres et de tuyaux avec référence aux dessins annexés sur lesquels - la Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un arbre portant un revêtement en matière polymère obtenu par le procédé selon l'invention; - la Fig. 2 est une coupe longitudinale partielle du tuyau au moment de sa dépose de l'arbre lors de sa fabrication par le procédé selon l'invention; et - la Fig. 3 représente la confection d'une plaque en matière po lymère à partir du tuyau fabriqué par le procédé selon 11 invention. le procédé de fabrication de la couche en matière polymère sur des pièces de forme cylindrique est notamment mis en oeuvre de la fa çon suivante En utilisant n'importe quel équipement d'extrusion connu on fa-. brique une bande en matière polymère dont la section transversale a la forme d'un parallélogramme obliquangle, de préférence avec un angle aigu compris entre 10o et 752 et on réalise son enrubannage sur une pièce de forme cylindrique. Par exemple, pour obtenir le revêtement en caoutchouc d'un arbre 1 (pli. 1), on fabrique sur une installation d'extrusion une bande extrudée 2 en caoutchouc brut dont la section transversale a la forme d'un parallélogramme avec un angle aigu = = 302. La température de la bande extrudée 2 en caoutchouc brut peut se situer dans la gamme comprise entre 20 et LOOOC, Une couche d'adhésif est placée au préalable sur 11 arbre 1. La bande 2 est filée à une extrémité de l'- arbre 1 qu'on met en rotation par n' importe quel mécanisme connu (non représenté) en imposant en même temps à 11 arbre un mouvement de translation.Dans ce cas, se produit l'enroulement en spirale de la bande de caoutchouc 2 sur l'arbre l de façon que les spires voisines adhèrent les unes aux autres par leurs cotés latéraux 3. Vu que la section de la bande 2 a la forme d'un parallélogramme obliquangle, la surface de fonction des spires se situe sous un an gle > ~par rapport à la surface de l'arbre l, ce qui provoque un recouvrement partiel des spires. les spires voisines se recouvrent en en assurant de ce fait leur serrage intime les unes contre les autres-et contre l'arbre 1. Ceci permet d'utiliser pour l'enroulement des mélanges de caoutchouc qui n'ont pas d'adhésivité de constitution et possèdent une faible plasticité.Dans ce cas, le serrage intime des spires les unes contre les autres et contre l'arbre l empêche la formation entre elles de cavités remplies d'air en assurant ainsi l'obtention d'une couche monolithique de revêtement. le nombre de couches enroulées 4 est fonction de l'épaisseur requise de la couche 4 en caoutchouc et des dimensions de la section de la bande extrudée 2. Dans ce cas, la possibilité d'utiliser les bandes 2 avec des dimensions suffisamment grandes de la section transversale assure un haut réndement du procédé en permettant d'appliquer un petit nombre de couches 4 nécessaires pour obtenir le revêtement de l'arbre 1 d'une épaisseur requise. Après l'enroulement sur l'arbre 1 de la bande 2 en caoutchouc en quelques couches, par exemple en deux couches 4, comme le montre la Pig. 1 (la direction d'enroulement dans chaque couche suivante est inverse par rapport à celle de la couche précédente, ce qu'on obtient par un simple changement du coté du parallélogramme adhérant à la surface enroulée), on forme un bandage, on réalise le traitement thermique et enlève le bandage de l'arbre 1. En cas de nécessité, l'arbre 1 portant l'enroulement subit un usinage sur un tour pour obtenir les dimensions et la finition requises de la surface externe de la couche polymère 4. le procédé de l'invention peut être aussi mis en oeuvre pour la fabrication de tuyaux. Dans ce cas, un arbre 5 (Fig. 2) utilisé en tant que mandrin est préalablement enduit d'anti-adhésif. Toutes les- autres opérations restent les mêmes que celles utilisées lors de la fabrication des revêtements des arbres. Le traitement thermique terminé, l'arbre 5 est retiré dans le sens de la flèche et on obtient un tuyau 6 dont les parois sont formées par un nombre donné de couches de bande 2. La couche de matière polymère obtenue par le procédé de l'invention peut aussi être utilisée pour la fabrication de plaques en matière polymère. A cette fin, après la confection sur l'arbre 7 (Fig. 3) d'un tuyau 8 en matière polymère, ce dernier est coupé suivant sa génératrice. Dans ce cas, on utilise une matière suffisamment élastique, par exemple un mélange de caoutchouc non chargé, ou bien après la coupe, on recourt à un traitement thermique supplémentaire permettant de redresser la couche de matière polymère. 11 avantage du procédé de l'invention pour la fabrication de plaques en matière polymère réside dans la confection de plaques d'une épaisseur considé- rable avec de faibles dépenses de production et de travail et dans l'utilisation d'un équipement moins cher. le procédé de fabrication d'une couche en matière polymère sur des pièces de forme cylindrique peut titre mécanisé et automatisé. - REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une couche en matière polymère sur des pièces de forme cylindrique par enroulement en spirale d'une bande en matière polymère sur une pièce suivi d'un traitement thermique ultérieur de la pièce portant l'enroulement, caractérisé en ce qu'on utilise une bande ayant une section transversale en forme de parallélogramme obliquangle, tandisque l'enroulement est réalisé de façon que les spires voisines adhèrent les unes aux autres par leurs côtés latéraux. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions de l'angle aigu du parallélogramme sont choisies dans des limites comprises entre 10o et 75g.