Brevet FR2497143A1 — publié le 19820702

Procédé et dispositif pour la fabrication de tuyaux poreux. La présente invention concerne un dispositif ainsi qu'un procédé pour fabriquer des tuyaux poreux ou bien micro- poreux par extrusion, dans un bain, d'un mélange homogène constitué par un polymère et par un liquide. Dans la demande de brevet allemande à l'Ispection publique n 2 737 745 se trouvent décrits une série de struc- tures polymères microporeuses ainsi qu'un procédé pour les fabriquer, lesquelles présentent une structure poreuse ou microporeuse remarquable à l'intérieur de corps formés tels que pellicules ou bien blocs, et possèdent des propriétés très intéressantes. Par contre on ne trouve assurément pas dans cette publication de tels systèmes polymère-liquide à trans- former en tuyaux. Si on tente de fabriquer des tuyaux par extrusion de la manière classique, on n'arrive pas à des ré- sultats satisfaisants. Il apparatt des problèmes en ce qui concerne la régularité despaisseurs de paroi, de plus il n'est pas possible d'obtenir les structures microporeuses re- cherchées, il faut aussi noter des irrégularités sur les sur- faces des tuyaux. Enfin on aboutit fréquemment à un écrase- ment des tuyaux. Dans la demande de brevet allemande et l'Inspec- tion publique n 2 833 493, se trouve décrit un procédé pour fabriquer des fils creux poreux à partir de combinaison polymère-liquide, telle qu'elle est décrite dans la demande de brevet allemande à l'inspection publique no 2 737 754. Le procédé décrit dans la demande 2 833 493 susmentionnée, ne peut cependant pas 8tre étendueà la fabrication de tuyaux. c'est pourquoi il existe un besoin en un procédé et en un dispositif permettant de fabriquer des tuyaux poreux ou bien des tuyaux mleroporeux sans les inconvénients esquis- sés. La présente invention a donc pour objet de fournir un procédé avec lequel on puisse fabriquer des tuyaux poreux ou bien microporeux, qui possèdent une épaisseur de paroi régu- lière, présentant une structure interne microporeuse ou bien poreuse et possèdent une surface de la paroi interne et une surface de la paroi externe qui soient perméables dans la mesure souhaitée aux liquides et aux gaz, et dont la surface de la paroi externe comparée avec la surface de la paroi in- terne, présenteéventuellement un taux de porosité différent. Cet objet est résolu par un procédé pour fabriquer des tuyaux poreux, qui est caractérisé par le fait qu'on boudine un mélange homogène constitué par au moins deux com- posants, l'un des composants étant un polymère fusible et l'autre composant étant un liquide inerte vis-à-vis du poly- mère, les deux composants formant un système binaire qui pré- sente dans l'état physique liquide un domaine de miscibilité totale et un domaine de non-misibilité, à une température su- périeure à la température de démixtion, ce boudinage (ou extrusion) ayant lieu pour l'essentiel verticalement de bas en haut, tout en utilisant une filière à tente annulaire et en insufflant du gaz ou en réglant l'arrivée de liquide à l'inté- rieur de la filière, dans un bain qui se trouve à une tempéra- ture inférieure à la température de démixtion, et par le fait qu'on fait subir une extraction aux tuyaux après leur consoli- dation. En tant que bain, l'eau à une température de 15 à 90 C est très appropriée. Une combinaison polymère-liquide Inerte appropriée consiste en du polypropylène et de la N,N- bis-(2-hydroxyéthyl)-hexadécylamine. On peut utiliser en tant que gaz à introduire à l'in- térieur de la filière, de l'azote. Pour l'extraction des tuyaux, l'alcool et ep particulier l'alcool éthylique est très appro- prié. On utilise de préférence pour l'extruslon, une filière à fente annulaire qui est isolée thermiquement vis-à-vis du liquide servant pour le bain. Il est alors préférable qu'il y ait entre la fente annulaire et l'isolation thermique une zone non Isolée. La zone non isolée présente de préférence une lar- geur d'environ 0,5 à 1 mm. Une substance constituée par dui ciment d'amiante est particulièrement appropriée en tant que matière servant à l'iso- lation thermique. Pour fabriquer des tuyaux poreux par extrusion d'un mélange homogène constitué par un polymère fusible et par un liquide inerte vis-à-vis du polymère, au moyen d'une extrusion réalisée essentiellement verticalement de bas en haut dans un bain, on peut utiliser une filière à fente annulaire, qui est caractérisée par le fait qu'elle est pourvue d'une isolation thermique vis-à-vis du liquide du bain et qu'elle présente entre la fente annulaire et l'isolation thermique une zone sans isolation thermique. Pour fabriquer des tuyaux poreux ou bien microporeux selon la présente invention, on peut utiliser un dispositif tel que celui décrit en détail plus loin. Le dispositif est constitué pour lbssentiel par un récipient chauffable servant à préparer le mélange homogène, ou bien la solution, constitué par le polymère fusible et par le liquide inerte. Dans ce ré- cipient, on chauffe les deux constituants à une température supérieure à la température de démixtion de telle façon qu'il se forme un mélange à une seule phase. On réalise éventuelle- ment la dissolution sous une atmosphère gazeuse de protection par exemple sous atmosphère d'azote. Une mise sous vide pour éliminer éventuellement du gaz dissout peut être appropriée. Il est possible de contrôler la porosité, c'est-à- dire la fraction des volumes des vides dans les tuyaux, par la quantité du liquie inerte. De préférence la quantité du liquide Inerte s'élève à 50 - 90% en poids. Le mélange homogène est ensuite amené par l'intermé- diaire de pompes doseuses à une filière à fente annulaire telle qu'elle est décrite schématiquement sur la figure unique. Sur cette figure, (1) représente une couche qui sert à l'iso- latlon thermique de la filière vis-à-vis du liquide du bain, (2) représente une section partielle de la matière de la filière qui n'est pas isolée et qui se trouve en contact direct avec le liquide du bain, (5) représente la fente annulaire à travers laquelle le mélange homogène est boudiné dans le 11- quide du bain et qui se trouve au-dessus de la filière, (4) représente une conduite d'arrivée pour le gaz utilisé, ou bien pour le liquide introduit, qui pénètre par l'intérieur de la filière à l'lntérieur du tuyau boudiné, (5) représente une ouverture pour introduire le gaz ou bien le liquide. La solution homogène est boudinée essentiellement verticale de bas en haut, dans le bain, en utilisant la fi- lière à fente annulaire, c'est-à-dire que le bain se trouve au-dessus de la filière ce qui n'est pas rendu sur la figure. La filière peut être introduite directement dans le bain; on peut également installer au-dessus de la filière par exemple un récipient cylindrique qui renferme le liquide du bain. Par le choix du liquide du bain, et le réglage de la température du bain, on peut influencer la structure de la sur- face de la paroi externe du tuyau poreux. En utilisant de l'eau en tant que liquide du bain, et du polypropylène et de la N,N-bis-(2-hydroxyéthyl) -hexadécylamine en tant que système binaire, et de l'azote, à la température ordinaire que l'on introduit dosé à l'intérieur du tuyau, on obtient par exemple des tuyaux qui présentent sur la surface de la paroi externe un taux de porosité réduit vis-à-vis dela surface de la paroi interne. C'est-à-dire que la surface ouverte sur la paroi externe du tuyau est plus petite qu'à l'intérieur du tuyau. Ceci peut être par exemple dû au fait qu'à l'intérieur du tuyau le nombre des pores ouverts est bien plus grand que le nombre des pores à la surface de la paroi externe. Si on utilise un bain qui renferme aussi le liquide inerte qui se trouve également dans le système binaire boudiné, on peut augmenter le nombre des pores ouverts à la surface de la paroi externe. Inversement, on peut diminuer considérable- ment le nombre des pores ouverts en dosant un liquide, par exemple de l'eau, qu'on introduit à l'intérieur de la filière. En quittant la filière, le tuyau est tiré essentiel- lement verticalement vers le haut à travers le liquide du bain et il eât amené par l'intermédiaire de rouleaux appropriés à un traitement ultérieur. Le bain peut être thermostaté et peut être maintenu dans des conditions constantes par exemple selonle principe du vase florentin et çr un apport dosé de liquide frais constituant le bain. Ensuite, le tuyau préparé est soumis à une extraction, l'alcool ou l'acétone pouvant par exemple servir de liquide d'extraction. Il est possible selon la présente invention de trans- former en tuyaux de nombreuses combinaisons de polymères fu- sibles et de liquides inertes. Des systèmes appropriés sont décrits dans la demande de brevet allemande à l'inspection publique n 27 37 745. Le mélange de polypropylène et de N,N-bis-(2-hydroxyéthyl)-hexadécylamine est particulièrement approprié. Il est possible de transformer facilement en tuyaux, selon la présente invention, également des polyamides, par exemple le polyamide 6 eombiné avec un liquide approprié. Il est important que le liquide du bain soit à meme de pouvoir éliminer suffisamment de chaleur de la solution boudinée, c'est-à-dire que la conductibilité thermique du bain doit être suffisamment élevée. Selon la présente inventlon'il est possible de fabri- quer des tuyaux présentant des épaisseurs de paroi et des diamètres extérieurs lesplus divers. Des dimensions appropriées pour les épaisseurs de paroi sont par exemple 0,5 à 2,5 mm, de préférence 1 à 1,5 mm; des diamètres extérieurs appropriés sont par exemple 2,5 à 25 mm, de préférence 7 à 12 mm. Selon la présente invention, il est possible de fabri- quer des tuyaux qui présentent une structure très régulière. Le taux de porosité peut être fixé à la valeur souhaitée et de façon reproductible en choisissant un rapport convenable li- quide inerte/polymère. On peut d'emblée fabriquer des tuyaux qui présentent une porosité supérieure à 50%, par exemple de à 80%, et meme de 90%. Etant donné que selon l'invention, on peut fabriquer des tuyaux qui d'une part possèdent une structure constante et un grand volume de vide intérieur, et qui d'autre part peuvent présenter des différences dans la structure des sur- faces, les tuyaux selon l'invention ont des utilisations mul- tiples. Ils peuvent être en particulier utilisés lorsqu'il importe que des liquides ou des gaz soient par exemple élimi- nés régulièrement vers l'extérieur à une vitesse aussi cons- tante que possible. Il est aussi possible d'utiliser les tuyaux pour des opérations de séparation. L'invention est illustrée par l'exemple descriptif et non limitatif ci-après. Exemple On chauffe à 235 C tout en agitant, sous un vide de 26,6 - 66,5 millibars, dans une chaudière en acier de cylamine et 2250 g (25% en poids) de polypropylène, type "PPH 1050" naturel, indice de fusion 1,5 (H5chst AG), et on agite pendant 2 heures jusqu'à ce qu'il se forme une masse fondue homogène. Puis on débranche l'agitateur et on sou- met le récipient sous une atmosphère d'azote de 1 à 2 bars. L'ensemble de l'appareillage est chauffé, de la chaudière Jusqu'à la filière, à une température qui décroît de 220 C à 2000 C. Par la mise en circuit d'une pompe à engrenage, la masse fondue est amenée à travers une conduite Jusque dans une filière, telle qu'elle est représentée de façon schéma- tique sur la figure, elle y est pressée et transformée en un tuyau. De l'azote est Introduit au centre du tuyau par l'in- termédialre d'un gicleur à aiguille et le creux du tuyau est déterminé parla quantité d'azote. Lorsque la masse fondue sort de la filière, de l'eau portée au préalable à une température constante est pompée à partir d'un thermostat dans un cylindre de verre monté perpendiculairement à la filière. L'eau est réintro- duite dans le thermostat par l'intermédiaire d'un entonnoir de trop plein fixé à l'extrémité supérieure du cylindre. La température de l'eau peut être de 15 à 90 C. Etant donné que la densité de la masse fondue est inférieure à celle de l'eau et que de l'azote est insufflé à l'intérieur du tuyau, celui-ci nage à la surface de l'eau. On l'y récupère à la main, on le place sur un rouleau de t1nge et on le dépose dans un tambour perforé rotatif. Afin que l'azote ne puisse s'échapper du tuyau, on écrase celui-ci au début à l'aide d'une pince. Les dimensions du tuyau peuvent être déterminées par les dimensions de la filière, le débit de la masse fondue, la quantité d'azote et la vitesse de tirage. L'extraction des tuyaux est réalisé dans le tambour perforé, avec de l'éthanol, à 40 - 50 C. De l'éthanol est aussi envoyé avec une pompe à l'Intérieur du tuyau et réci- proquement, le tuyau est purgé par insufflation d'air à 2 bars. REYENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer des tuyaux poreux, carac- térisé par le fait qu'on b'udine un mélange homogène constitué par au moins deux composants, l'un des composants étant un poly- mère fusible et l'autre composant étant un liquide inerte vis- à-vis du polymère et les deux composants formant un système binaire qui présente dans l'état physique liquide un domaine de miscibilité totale et un domaine de non-miscibilité, à une température supérieure à la température de démixtion, d'une façon essentiellement-verticale de bas en haut, en utilisant une filière à fente annulaire (3) et en insufflant du gaz ou bien en réglant l'arrivée de liquide à l'intérieur de la fi- lière, dans un bain qui présente une température inférieure à la température de démixtion, et par le fait qu'on fait subir une extraction au tuyaux après leur consolidation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise pour le bain: de l'eau dont la tem- pération est de 15 à 900C. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caracté- risé par le fait qu'on utilise en tant que polymère du poly- propylène et en tant que liquide inerte la N,N-bis-(2-hydroxy- éthyl)-hexadécylamine. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé ar le fait qu'on utilise en tant que gaz de l'azote. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on utilise pour l'extraction de l'alcool. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'on utilise une filière à fente annulaire isolée thermiquement par rapport au liquide du bain. 7. Procédé selonJa revendication 6, caractérisé par le fait qu'on utilise une filière à fente annulaire qui comporte une zone (2) non isolée entre la fente annulaire (3) et l'iso- lation thermique (1). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'on utilise une filière qui comporte une zone (2) non isolée dont la largeur est d'environ 0,5 à 1 mm. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 6 à 8, caractérisé par le fait qu'on utilise une filière à fente annulaire comportant une isolation thermique (1) à base de ciment d'amiante. 10. Dispositif pour fabriquer des tuyaux poreux par extrusion d'un mélange homogène constitué par un polymère fusible et par un liquide inerte vis-à-vis du polymère, au moyen d'une extrusion réalisée dans un bain d'une façon essen- tiellement verticale de bas en haut, caractérisé pat une fi- lière à fente annulaire (3) qui comporte une isolation ther- mique (1) vis-à-vis du liquide constituant le bain et qui présente une zone (2) sans isolation thermique entre la fente annulaire (3) et l'isolation thermique (1).