Brevet FR2509834A1 — publié le 19830121

La présente invention a trait à des tubes de canalisations, et notamment de canalisations destinées au transport de produits abrasifs Elle a également trait à un procédé de fabrication de ces tubes. On sait que le transport de liquides ou de suspensions solides par canalisation prend de plus en plus d'ampleur Ainsi, à titre d'exemple, en dehors du trans- port classique de produits tels que l'eau et le pétrole, on tend de plus en plus à transporter par canalisation des matières pondéreuses telles que des minerais, du charbon, des produits de carrière etc. Les produits liquides, qu'il s'agisse du pétrole, de l'eau ou d'autres liquides circulants, soit pour le transport à longue distance, soit simplement pour différents usages dans des installations industrielles, contiennent souvent des impuretés sous forme de particules solides abrasives qui, à la longue, provoquent une abrasion des tubes utilisés dans les canalisations avec tous les inconvénients qui en résultent Quant aux produits solides délibérément transportés par canalisation, sous forme de particules dont la taille peut être très variable trans- portées dans un liquide ou dans un gaz, ils tendent natu- rellement à provoquer une forte abrasion de la canalisa- tion, en fonction notamment de leur dureté. A titre d'exemple, ces produits solides peu- vent être du charbon, des phosphates, du soufre, des mine- rais divers, du calcaire et autres produits de carrière, des déblais et toutes sortes de résidus On comprend dans ces conditions que, en dehors des problèmes de résistance classiques à la corrosion, le problème de la résistance à l'abrasion devient crucial. On a déjà proposé de résoudre ces problèmes en remplaçant les tubes métalliques usuellement employés par des tuyauteries en plastique renforcé de fibres de verre, ces plastiques pouvant contenir des additifs, tels que du sable, de l'alumine, des billes de verre etc Ces canalisations ne donnent cependant pas toute satisfaction notamment lorsqu'elles transportent des mélanges contenant des particules particulièrement abrasives. Dans certains cas, on utilise alors des che- mises internes résistantes à l'abrasion placées dans les tubes Ces chemises internes peuvent être par exemple réa- lisées en céramique dure ou, dans le cas de tubes métal- liques, en basalte électrofondu présentant une grande dureté De tels tubes présentent de bonnes qualités pour l'utilisation recherchéemais sont d'un prix de revient extrêmement élevé et d'un poids très important. On a aussi déjà proposé d'utiliser un revête- ment interne souple, par exemple en caoutchouc Ces tubes présentent de bonnes caractéristiques dans certaines conditions de fonctionnement mais sont également difficiles à réaliser et peuvent en outre présenter des problèmes de corrosion, l'élastomère utilisé n'étant pas toujours com- patible avec des produits circulant dans le tube. La présente invention se propose donc de re- médier à ces inconvénients et de fournir des tubes de cana- lisations, notamment pour produits abrasifs, présentant une très grande résistance à ltabrasion pour un poids peu élevé. Un autre objectif de l'invention est de ré- aliser de tels tubes qui résistent également à la corro- sion. Un autre objectif de l'invention est de four- nir de tels tubes qui soient faciles à fabriquer par un procédé économique. L'invention a pour objet un tube de canali- sation, notamment pour produits abrasifs, comprenant une partie interne plus particulièrement destinée à la résis- tance à l'abrasion et à la corrosion et une partie péri- phérique destinée notamment à conférer une résistance mécanique, caractérisé en ce que la partie interne est réalisée en une résine synthétique chargée d'une charge d'un matériau dont la dureté MOHS est au moins égale à 7 et présentant un spectre de granulométrie étendu pour occuper un pourcentage très important du volume qui lui est offert, la quantité de résine étant aussi faible que possible mais suffisante pour entourer pratiquement chaque particule et lier l'ensemble. La résine synthétique utilisée est, dans une forme de réalisation particulièrement préférée et avanta- geuse de l'invention, une résine époxy telle qu'une résine époxy préparée par condensation d'épichlorhydrine et de bisphénol A ou F ou de leur mélange et/ou la résine époxy désignée par "novolac époxydé modifié", la résine formant un système époxy par réaction avec un durcisseur convenable, notamment préparé à partir d'amines aromatiques, eutectiques et leurs adducts et/ou des durcisseurs anhydri- des ou anhydrides modifiés. Le pourcentage en poids du système époxy est de préférence de l'ordre de 15 % du poids total de la partie interne avec une variation de plus ou moins 5 %. D'une façon générale, les caractéristiques des systèmes époxy utilisés sont telles qu'ils présentent une bonne caractéristique de mouillage des grains formant la charge et une bonne résistance à la corrosion et aux attaques chimiques. On constate en outre que les systèmes époxy précitésutilisés avec les charges correspondantes,présen- tent une très bonne résistance à la température, y compris aux températures élevées, et une très bonne résistance mécanique. Les charges utilisées sont de préférence des charges telles que des particules, notamment sous forme de billes ou sphères de tailles diverses et/ou poudres,obte- nues par électrofusion d'oxydes ayant une structure interne associant étroitement une phase cristalline d'oxyde de zirconium noyée dans une phase amorphe de silice De tels produits sont par exemple vendts comme agents broyants sous la dénomination ER 120 par la Société française SEPR à NEUILLY SUR SEINE et ayant une dureté MOHS supérieure ou égale à 7. Dans une autre forme de réalisation, ces char- ges peuvent avantageusement comprendre une poudre vendue par la même société sous la dénomination ALSING de 1681 dont la dureté MOHS est supérieure à 9, seule ou en mélange - avec les billes ER 120. Ainsi, d'une façon générale, on préfère des charges constituées de matériaux fondus comprenant une teneur importante d'oxyde de zirconium, de silice et éventuellement d'alumine. De préférence, la granulométrie des charges est telle que la charge contient des particules allant d'une très petite dimension,telles que des particules de poudre ayant un diamètre de 2 ju,jusqu'à des billes ou particules sphériques de quelques millimètres, par exemple 3 mm, de diamètre Toutefois, le diamètre des particules les plus grosses est au plus égal au tiers de l'épaisseur de la par- tie interne du tube. Le spectre de granulométrie est de préférence un spectre du type FULLMER-BOLLOMEY permettant une occupa- tion optimale de tout l'espace disponible par la charge. Ainsi, l'espace entre les particules de diamètre important est occupé par des particules de diamètre plus faible et ainsi de suite. Conformément à une caractéristique parti- culièrement avantageuse de l'invention, la partie périphé- rique peut être étroitement reliée à la partie interne de façon à éviter tout risque de formation d'une séparation entre les deux parties et, conformément à une caractéristi- que préférée de l'invention, la partie périphérique est faite à l'aide d'une résine compatible avec la résine synthétique utilisée dans la partie interne et de préfé- rence identique à celle-ci, la partie périphérique étant renforcée par un enroulement filamentaire noyé dans ladite résine. De préférence, on utilise,pour l'enroulement filamentaire,des filaments de fibres de verre très fines en écheveaux On peut cependant également utiliser des fils de verre. En variante, on peut également utiliser, pour réaliser une armature, des fibres de carbone ou du matériau vendu sous la dénomination "KEVLAR" par la Société DUPONT DE NEMOURS résidant aux Etats-Unis d'Amérique. L'épaisseur de la partie périphérique est de préférence au moins égale à la moitié de l'épaisseur de la partie interne. Les tubes de canalisation ainsi réalisés selon l'invention s'avèrent présenter non seulement une ré- sistance exceptionnelle à l'abrasion et à la corrosion ainsi qu'à l'action simultanée de ces deux facteurs, mais égale- ment une grande résistance et stabilité à la température, dans une gamme allant de -50 C à plus de 200 C. L'invention a également pour objet un procédé pour la fabrication de ces tubes, caractérisé en ce que l'on mouille les particules d'une charge ayant les caractéris- tiques précitées avec une quantité faible mais suffisante de la résine synthétique pour obtenir un mouillage prati- quement complet de chaque particule de façon à former une pâte, que l'on met une couche de cette pâte, ayant une épaisseur déterminée, autour d'un mandrin destiné à donner la forme de la lumière interne du tube, que l'on enroule autour de la couche ainsi formée une pluralité de couches de filaments imprégnés de résine de façon à obtenir une adhérence par continuité de matière mais sans modifier sensiblement l'épaisseur de la couche formant la partie interne, puis que l'on procède au durcissement de l'ensemble et au retrait du mandrin. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif. Exemple: On utilise pour la charge les particules dénommées "ER 120 " et "ALSING de 1681 " précitées contenant principalement 69 % d'oxyde de zirconium et 31 % de silice et faisant un poids au litre d'environ 2,5 kg Ces parti- cules se présentent sous forme sphérique à surface lisse ayant un diamètre allant jusqu'à 1,6 mm. La granulométrie en poids est la suivante: 22,5 % de billes de 1 à 1,6 mm 22,5 % de billes de 0,5 à 1 mm 12,5 % de billes de 250 à 500 p 12,5 % de billes de 125 à 250 p % de poudre ALSING de O à 200 jy La résine synthétique époxy utilisée est la résine vendue sous la marque " 1 RESABRAL" par la Société HAVAS INDUSTRIE demeurant à GARONOR, France,et composée d'un mélange de résine époxy préparée par condensation d'é- pichlorhydrine et de bisphénol A ou F ou de leur mélange avec un durcisseur type MDA ou MNA obtenu à partir d'amines aromatiques eutectiques. On malaxe dans un mélangeur ou malaxeur un mélange de la résine et de la charge à raison d'environ % en poids de résine et 85 % en poids de charge Le mala- xage s'effectue pendant quelques heures jusqu'à ce que chaque particule soit pratiquement mouillée par la résine. On ajoute en temps voulu le durcisseur dans la proportion déterminée par les calculs stoechiométriques. Après avoir encore effectué un malaxage pen- dans quelques minutes,on applique le mélange obtenu sur un mandrin cylindrique horizontal ayant un diamètre de 300 mm, préalablement recouvert d'une couche d'un fin tissu de verre perméable imprégné de la résine On réalise ainsi sur le mandrin une couche cylindrique de ce mélange de charge et de résine ayant une épaisseur de 5 mm Après avoir régula- risé l'épaisseur de façon à la rendre constante, on enroule sur cette couche une seule couche de ce tissu perméable imprégné de résine Ensuite, par la technique d'enroulement habituelle, on enroule,sur la couche revêtue de son tissu, des filaments très fins de fibres de verre imprégnés de la même résine avec le durcisseur, avec un pas adéquat, le premier enroulement étant recouvert d'un second enroulement avec un pas identique en sens contraire et ainsi de suite jusqu'à obtenir,par enroulements superposés et croisés une épaisseur de partie externe de 4 mm. On procède ensuite au durcissage de l'ensemble par étuvage. REVENDICATIONS 1 Tube de canalisation, notamment pour pro- duits abrasifscomprenant une partie interne plus particu- lièrement destinée à la résistance à l'abrasion et à la corrosion et une partie périphérique destinée notamment à conférer une résistance mécanique, caractérisé en ce que la partie interne est réalisée en une résine synthétique chargée d'une charge d'un matériau dont la dureté MOHS est au moins égale à 7 et présentant un spectre de granulo- métrie étendu pour occuper un pourcentage très important du volume offert, la quantité de résine étant faible mais suffisante pour entourer pratiquement chaque particule et lier l'ensemble. 2 Tube selon la revendication 1, caractérisé en que la résine est une résine époxy. 3 Tube selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résine époxy contient une résine préparée par condensation d'épichlorhydrine et de bisphénol A ou F ou de leur mélange et/ou la résine époxy "novolac époxydé modifié", formant un système époxy avec un durcisseur convenable. 4 Tube selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le poids de résine est de l'ordre de 15 % du poids total de la partie interne avec une variation de plus ou moins 5 %. Tube selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que la charge comprend des particules constituées de matériaux fondus comprenant une teneur importante d'oxyde de zirconium, de silice et éventuellement d'alumine. 6 Tube selon la revendication 5, caractérisé en ce que la charge comprend des particules sphériques vendues sous la dénomination ER 120. 7 Tube selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que la charge comprend des particules de poudre vendues sous la dénomination Alsing de 1681. 8 Tube selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que le diamètre des particules les plus grandes n'est pas supérieur au tiers de l'épaisseur de ladite partie interne. 9 Tube selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 8, caractérisé en ce que la partie périphé- rique est faite à l'aide d'une résine compatible avec,et notamment identique à,la résine de la partie interne et comporte des enroulements filamentaires noyés dans la résine. 10 Procédé de fabrication d'un tube selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on malaxe un mélange de résine et de charge jusqu'à obtenir un mouillage complet des particules de la charge, que l'on réalise sur un mandrin une couche cylindrique à l'aide de ce mélange, que l'on enroule sur ladite couche un matériau filamentaire, notamment en fibre de verre, de carbone ou de KEVLAR, imprégné de résine, puis que l'on procède au durcissage et à l'enlèvement du mandrin.