Brevet FR2502288A1 — publié le 19820924

La présente invention se rapporte à un procédé pour revêtir des tubes, en particulier des tubes en acier ou en métal de grand diamètre, d'une feuille ou pellicule thermo- plastique protectrice afin de le protéger contre la corrosion métallique, et elle se rapporte plus particulière- ment à de telsrevêtementsdu type à enroulement hélicoïdal. On a précédemment proposé d'appliquer des revêtements de protection en feuillesthermoplastiquessur un tube en métal en extrudantd'abord une bande d'un adhésif thermo- plastique amolli à la chaleur et en l'enroulant de façon hélicoïdale autour d'un tube, soit chauffé ou non chauffé, et en extudant ensuite une seconde bande d'une matière thermoplastique de protection en l'enroulant de façon hélicoïdale avec un chevauchement en une ou plusieurs couches sur le revêtement adhésif, comme cela est décrit dans lesbrevets U.S.. nO 3.616.006 au nom de LANDGRAF, 3.802.908 au nom de S'MONS et 3.823.045 au nom de HIELEMA. Ces procédés présentent des inconvénients parce que la couche adhésive et la couche thermoplastique ne forment en général pas une liaison optimale l'une avec l'autre et il faut de plus que l'opération et la vitesse d extrusion des deux extrudeuses séparées soient synchronisées. Par ailleurs, quand la bande de matière thermoplastique de protection est appliquée avec un chevauchement ou un recouvrement, ou quand un applique plus d'une couche de la matière thermoplastique de protection, comme cela est proposé dans l'art anté6iLa2r, le manque d adhésif aux interfaces entre des marges ou faces en vis-à-vis dela matière thermoplastique de protection provoque souvent une liaison inadéquate et peut par conséquent très probablement conduire à une rupture du revêtement. Le procédé selon l'invention 'permet de surmonter ces difficultés en assurant que la matière thermoplastique protectrice non adhésive sera toujours collée par une couche adhésive à toute surface sous-jacente à laquelle la couche thermoplastique de protection doit être appliquée, que ce soit la surface d'un tube en métal ou la surface d'un enroulement thermoplastique de protection précédemment appliqué au tube. Ce procédé permet de plus d'utiliser un adhésif thermoplastique et en particulier il permet d'utiliser un tel adhésif ayait une viscosité plus faible au moment du contact avec la surface du tube que dans les procédés selon l art antérieur. La plus Eor-te fluidité de l'adhésif donne un meilleur mouillage de la surface du métal et une meilleure adhérence. Par ailleurs, dans le procédé selon l'invention, on obtient une meilleure liaison entre les diverses couches de la feuille composée grâce à la nature très fluide des deux couches au moment o elles sont combinées par coextrusion. Le procédé permet d'éliminer la nécessité de synchroniser le fonctionnement et la Vitesse de l'extrusion de deux feuilles séparées en offrant une plus grande liberté de choix aussi bien dans le nombre de couches qu'on peut appliquer au tube que dans leur composition. La présente invention concerne un procédé pour revêtir un tube, qui consiste à coextruder à travers un orifice une feuille composée ayant, à une surface, au moins une couche comprenant un adhésif therrmoplastique amolli à la chaleur et à l'autre surface, au moins une couche comprenant une matière thermoplastique de protection non adhésive et amollieà la chaleur, cette couche thermoplastique non adhésive et amollieà la chaleur de protection étant moins fluide que la couche adhésive thermoplastique amollie à la chaleur et ne représentant pas moins de la moitié de la l'épaisseur totale de la feuille composée, ces couches étant coextensives en surface, à appliquer la surface adhésive de la feuille composée amollie à la chaleur à la surface du tube à une certaine distance de l'orifice tout en faisant tourner simultanément ce tube autour de son axe et à faire avancer le tube le long de son axe pour enrouler la feuille composée de façon hélicoïdale autour du tube, cette feuille étant non supportée entre l'orifice et la surface du tube, à contrôler la vitesse de coextrusion et la vitesse de rotation et d'avance du tube pour maintenir la tension sur la feuille composée avant contact de celle-ci avec la surface du tubepà une valeur inférieur à celle pouvant produire un changement sensible des dimensions en coupe transversale de la feuille non supportée et amollie à la chaleur, et à refroidir la feuille composée à la surface du tube pour former un revêtement ayant une surface externe thermoplastique de protection liée de façQn adhésive à la surface du tube. Le terme coextrusion signifie le procédé bien connu d'extrusion simultanée de deux matières thermo- plastiques différentes ou plus en une feuille composée multicouche comme cela est décrit par exemple dans TAPPI Monograph Report nO CA - 43, chapitre 6 (1973). Une coextrusion donneune meilleur liaison des diverses couches grace à la forte fluidité des couches au moment de la formation de la feuille composée. Cela élimine la nécessité d'un apprêt chimique ou adhésif traditionnel du tube ou des couches. La feuille composée est formée soit immédiatement avant ou immédiatement après (sur une fraction d'un centimètre) la coextrusion à l'orifice de la filière. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: -la figure 1 est une vue isométrique schématique partielle montrant un mode de réalisation de la présente invention; -la figure 2 est une vue en coupe faite suivantla ligne 2- 2 de la figure 1; -la figure 3 est une vue en coupe faite suivant laligne 3- 3 de la figure 1; -la figure 4 est une vue en coupe montrant un autre mode réalisation avec un recouvrement ou un chevauchement de %. Comme on peut le voir sur les dessins, un mode de réalisation du procédé selon l'invention est mis en oeuvre en amenant, de tonneaux séparés (non représentés), un courant dtune matière thermoplastique de protection amollie àlachaleurl2un second courant d'un adhésif thermoplastique amolli à la daleur 14 et encoextrudant les courants à travers un seul orifice de filière 16 pour former une feuille composée 18 ayant, à sa surface supérieure, une couche de matière thermoplastique amollie à la chaleur de protection et à sa surface inférieure, une couche d'adhésif thermo- plastique amolli à la chaleur. Les deux couches de la feuille composée, tandis qu'elles *sortent de l'orifice 16, sont en contact proche et intime sur toute l'étendue de leur surfacese-n vis-à-vis, et en conséquence elles restent fermement collées l'une à l'autre même si les matériaux des deux couches, enles appliquant séparément, donnent une liaison d'une force inférieure. Dans le cas d'une couche adhésive fondue à chaux très fluide sur une couche thermo- plastique de protection moins fluide, il peut être souhaitable d'appliquer la:feuille en-dessous du tube en rotation plutôt qu'au sommet, auquel cas la couche adhésive se trouve au-dessus. Le tube 20 ne doit pas nécessairement être chauffé mais il doit être propre et sec pour obtenir les meilleurs résultats. Si le tube est stocké à l'extérieur, comme cela est traditionnel, en particulier dans le cas d'un tube de grand diamètre, il peut être couvert de pluie, rosée ou givre qu'il faut retirer. L'enlèvement est le plus avanta- geusement accompli en chauffant le tube pour vaporiser le matériau et ce chauffage n'a aucun effet néfaste sur le revêtement. Des températures excessivement élevées du tube ne sont pas souhaitables parce qu'elles retardent la prise du revêtement et endent celui-ci vulnérable à un déplacement jusqu'à ce que la prise soit complète, et des températures excessivement faibles ne sont pas non -plus souhaitables car elles empêchent la couche adhésive d-e- développer une liaison optimale avec le tube. La température du tube souhaitée dans chaque cas particulier varie de façon importante selon la nature de la couche adhésive et la température à laquelle il est extrudé, cette température étant comprise entre endessous de la température ambiante et des températures sensiblement supérieures à oelle-ci. Les températures préférées du tube sont en dessous de 100 O C, mais à la température ambiante ou au-dessus... Après son nettoyage et son séchage si nécessaire, on fait simultanément tourner le tube 20 autour deson axe dans la direction indiquée par la flèche et on le -ait avancer autour de son axe au-delà de l'orifice 16, tandis que la surface adhésive amollie à la chaleur située en-dessous, dans la feuille composée 18, est appliquée à.la surface du tube pour enrouler la feuille composée de façon hélicoïdale sur le tube. Il est essentiel, pour les meilleurs résultats? que la vitesse d'extrusion et la vitesse de rotation et d'avance du tube soient ajustées l'une sur l'autre afin que la tension sur la -feuille composée entre l'orifice de la filière de coextrusion et le contact de la feuille avec la surface du tube, distance désignée par D sur la figure 2, soit maintenue à une valeur inférieure à celle produisant un rétrécissement sensible de la feuille composée amollie à la chaleur, c'est-à-dire un changement sensible de ses dimensions en coupe transversale entre sa coextrusion et son point de contact avec le tube. De préférence, la tension est telle qu'elle ne produise pas un allongement supérieur à 5 % de la feuille amollie à la chaleur. L'adhésif thermoplastique peut être toute composition traditionnellement employée pour une adhérence à des surfaces de métal comme de l'acier, et peut-être un simple matériau ou un mélange de deux ou plusieurs matériaux différents; parmi les matériaux appropriés, on peut citer un copolymère éthylène - acétate de vinyle, un..copolymère éthylène-acrylate d'éthyle, et des compositions de caoutchoucs naturels et synthétiquesrendues adhésives par des agents appropriés. La couche thermoplastique de protection peut être en tout matériau traditionnel solide et résistant à l'usure,pouvant être amolli à la chaleur et extrudé dans la mtme gamme de température que l'adhésif thermoplastique; on préefère aes po-yoléfines comme du ^_^J. propylène, mais on peut également utiliser du chlorure de polyvinyle, des interpol.mères d'acrylonitrile-butadiène- styrène des polymères et des copolymères de fluorure de vinylidie des polymères etdes copolymères de chlorotrifluo- ro-éthylène et des ionomères de polyoléfines comme des copo- lymères dtéthylène avec de l'acide acrylique partiellement neutralisé avec du sodium, du zinc ou du magnésium. Comme on peut le voir sur la figure 1, la feuille composée est de préférence appliquée pour former un joint à recouvrement entre des tours ou spires adjacents du revête- ment hélicoldal à la surface du tube; il est possible, si on le souhaite, de former des revêtements plus épais par chevauchement de tours ou spires adjacents jusqu'à toute étendue souhaitée sur le tube ou de former un joint bout à bout sans chevauchement. Par un contrôle précis de la tension sur la feuille composée dans la zone marquée D sur la figure 2 pour maintenir le contrôle de l'étendu d'étire- ment ou d'allongement de la feuille amollie à la chaleur, on peut aussi bien contr1ôler l' épaisseur dela feuille que sa largeur, assurant une adaptation précise sur la longueur de la jonction et assurant également un revêtenent ayant une épaisseur et une résistance uniformes sur route la zone sans chevauchement, sans emplacement plus mince et la zone n'adhé- rant pas. L'épaisseur de la feuille composée 18 peut varier à volonté entre environ 0,1778 et environ 3,048 mm, l'épais- seur de la couche thermoplastique adhésive pouvant varier entre 0,0508 et 0,635 mm et celle de la couche thermoplastique de protection entre 0,127 et 2,997 mml. L'épaisseur de la couche adhésive ne représente pas plus de la moitié de l'épaisseur totale de la feuille composée, habituellement de 5 à 30 % de l'épaisseur totale, selon l'épaisseur totale de la feuille composée qui, à son tour, varie selon le diamètre du tube et l'étendue de la résistance à l'impactqel'on souhait. Dans le mode de réalisation préféré représenté sur la figure 4, le recouvrement est de 50 % pour produire un revêtement ayant le double de l'épaisseur de la feuille composée 18. En employant un plus fort recouvrement, on peut appliquer des épaisseurs totales encore plus importantes. Comme le tube 20 ne doit pas être chauffé et qu'il est normalement à la température ambiante ou légèrement aua-dessus au moment o la feuille amollie à la chaleur est appliquée, celle-ci se refroidit assez rapidement dès qu'elle vient en contact avec la surface du tube pour former un revêtement ayant une surface externe protectrice thermoplastique liée de façon adhésive à la surface du tube. Il peut également être souhaitable de prévoir un refroidissement, par exemple par un courant d'air froid, au point d'application au tube ou après, afin que ce tube puisse être manipulé sans l'endommager, immédiatement après avoir complété le revêtement. Afin d'assurer l'étanchéité de la jonction du revête- ment, il est également possible, éventuellement, d'appliquer, sur la jonction hélicoldalesoitune jonction à recouvrement ou une jonction bout à bout, comme étape supplémentaire, un ruban 22 comprenant une matière thermoplastique pouvant rétrécir à la chaleur comme un polyéthylène orienté, du chlo- rure de polyvinyle, du caoutchouc contenant du poly- propylène comme un caoutchouc d'éthylène-propylène ou analogue. Une source de chaleur 26 comme un réchauffeur à infra-rouge ou une flamme est prévue pour chauffer la bande ou ruban 22 après l'avoir appliqué pour le forcer à rétrécir sur le tube enduit le long de la jonction. Le tube enduit peut être refroidi à la température ambiante avant ou après application et rétrécissement de la bande 22 en place. Le ruban ou bande 22 peut également être une extrusion fondue de la même composition que celle de la couche externe de revêtement 12, auquel cas la source 26 de chaleur peut être omise. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celle-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé pour revêtir un tube,caractérisé en ce qu'il consiste à coextruder, à travers un orifice (16),une feuille composée ayant sur une surface au moins une couche comprenant un adhésif thermoplastique amolli à la chaleur (14) et sur son autre surface, au moins une couche comprenant une matière thermoplastique non adhésive et amollie à la chaleur(12 de protection, ladite couche thermoplastique non adhésive et amollie à la chaleurde protection étant moins fluide que ladit-e couche adhésive thermoplastique et amollie et ne représentant pas moins de la moitié de l'épaisseur totale de ladite feuille composée, lesdites couches étant coextensives en surface, à appliquer la surface adhésive de ladite feuille composée amollie à la chaleur à la surface dudit tube (20) espacé dudit orifice tout en faisant tourner simultanément ledit tube autour de son axe et en le faisant avancer le long de son axe pour enrouler ladite feuille composée de façon hélicoïdale sur ledit tube, ladite feuille étant non supportée entre ledit orifice et ladite surface du tube, à contrôler à la fois l'allure de coextrusion et l'allure de rotation et d'avance dudit tube pour maintenir la tension sur ladite feuille composée avant contact de celle-ci avec la surface dudit tube, à une valeur inférieure à celle produisant un changement sensible des dimensions encou pe transversa]ede ladite feuille non supportée et amollie à la chaleur, et à refroidir la dite feuille composée à la surface dudit tube pour former un revêtement ayant une surface externe thermoplastique de protection liée de façon adhésive à la surface du tube, 2. Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que la feuille composée précitée est appliquée pour former un joint à recouvrement hélicoïdal entre des tours adjacents du revêtement hélicoïdal sur ledit -ube. 3c Procédé selon la revendication 1,caractérisé en ce que la feuille composée précitéé est appliquée pour former un joint hélicoïdal bout à bout entre des tours adjacents du revêtement hélicoïdal sur le tube (20) précité. 4. Procédé selon l'unequelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en qu'il comprend les étapes supplémen- taires d'appliquér sur le joint hélicoïdal, un ruban (22) d'une matière thermoplastique pouvant rétrécir à la chaleur et de chauffer subséquemment ledit ruban pour le forcer à rétrécir autour duduit tube enduit le long du joint précité. 5. Procédé selon l'unequelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche adhésive thermoplastique amollie à la chaleur précitée a une épaisseur représentant de 5 à 30 % de l'épaisseur totale de la feuille composée précitée. 6. Tube, caractérisé en ce qu'il est revêtu par le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes.