Brevet FR2516443A1 — publié le 19830520

Procédé et dispositif pour la fabrication d'un tuyau complexe ". La présente invention concerne un procédé pour la fabrication d'un tuyau complexe pour le transport de fluides liquides ou gazeux, consistant en un tuyau intérieur en matière synthétique, une feuille de métal concentrique au tuyau intérieur avec une sou- dure de ses bords à recouvrement, et une enveloppe exté- rieure en matière synthétique thermoplastique. Pour des chauffages de sol à eau chaude, on utilise des tuyaux métalliques et également des tuyaux en matière synthétique Les tuyaux métalliques, de préférence les tuyaux en cuivre se sont révélés avan- tageux, notamment du point de vue de leur durée de service. Cependant, ils présentent l'inconvénient que, notamment dans le cas de locaux de très grande dimension, on ne peut pas utiliser des longueurs uniques de tuyaux, mais ces longueurs de tuyau doivent être constituées en plu- sieurs tronçons, qui doivent être réunis entre eux par leurs extrémités. Par contre, les tuyaux en matière synthétique présentent, par rapport aux tuyaux métalli- ques, l'avantage de pouvoir être réalisés en très gran- des longueurs, ce qui se révèle avantageux pour la pose du tuyau Cependant, un inconvénient des tuyaux en matière synthétique réside en ce qu'ils présentent une moins bonne étanchéité aux gaz que les tuyaux métalli- ques Il peut en résulter que, de l'oxygène, par exem- ple, peut diffuser à travers la paroi du tuyau en ma- tière synthétique et parvenir alors dans l'eau de l'ins- tallation de chauffage La présence d'oxygène dans l'eau de chauffage n'est pas admissible, car il faut craindre alors une corrosion, aussi bien des corps de radiateurs que de la chaudière de l'installation de chauffage. La présente invention a, en consé- quence, pour objet un procédé grâce auquel on peut met- tre en oeuvre, de manière plus économique, des tuyaux composites en matière synthétique, avec lesquels la pénétration de gaz, notamment d'oxygène, dans l'eau de chauffage peut être évitée, ces tuyaux présentant, en outre, l'avantage d'une grande flexibilité. Dans ce but, l'invention a pour objet un procédé-caractérisé en ce qu'on extrude tout d'abord un tube en une matière synthétique thermoplasti- que, qu'on entoure avec une feuille de métal continue longitudinalement, revêtue sur chaque face avec un copo- lymère, avec chevauchement des bords de bande, et ensuite on extrude le tuyau extérieur sur la feuille de métal qui se trouve ainsi assemblée par collage avec le tuyau inté- rieur et également avec le tuyau extérieur. La feuille de métal constitutive du tuyau sert alors de couche de barrage contre la diffusion comme couche imperméable Grâce au revêtement sur chaque côté avec un copolymère et l'assemblage par collage avec le tuyau intérieur et le tuyau extérieur, un ensemble composite est réalisé qui n'affaiblit pas notablement la flexibilité du tuyau Un arrachement de la feuille est largement évité par le collage. Avantageusement, la matière du 2516443 - tuyau intérieur est réticulée en vue d'accroltre l'iso- lation thermique En vue d'exclure avec certitude une pénétration de gaz, la feuille de métal est collée dans la zone du recouvrement des bords Pour accrottre, la résistance à l'égard de rayonnement ultra-violet, qui est Importante en cas de pose à l'air libre, on ajoute au mélange constituant le tuyau extérieur, une substance noircissante, par exemple du noir de carbone. Il est particulièrement avantageux de constituer le tuyau intérieur, et éventuellement également le tuyau extérieur en une matière synthétique réticulable en présence d'humidité La flexibilité du tuyau n'est pas notablement limitée par la réticulation et cependant l'isolation thermique est considérablement accrue Avec un dimensionnement optimal du tuyau, le rapport entre les épaisseurs de paroi du tuyau intérieur et de la feuille de métal est compris entre 5/1 et 10/1 et le rapport entre les épaisseurs de paroi de l'envelop- pe extérieure et de la feuille est compris entre 2,5/1 et 7/1 Grâce à ce dimensionnement, la résistance à la pression nécessaire est assurée et on obtient un maxi- mum de flexibilité. Il est, en outre, avantageux d'en- rouler le tuyau en un anneau et, finalement, de réaliser la réticulation du tuyau intérieur et, éventuellement, également du tuyau extérieur Si l'on utilise une ma- tière synthétique réticulable par humidité, on obtient l'avantage important que le tuyau, après sa mise en place sur le lieu d'emploi, peut être réticulé par tra- versée d'un fluide échauffé Si, par exemple, on intro- duit de l'eau chauffée à travers le tuyau intérieur, ce dernier est réticulé en raison de la température élevée et de la présence de l'eau Il existe cependant égale- ment la possibilité de réticuler le tuyau Intérieur déjà en service, en utilisant de l'eau échauffée pour l'épreuve d'étanchéité qui est, de toute manière, obli- gatoire Le tuyau extérieur se trouve réticulé en rai- son de l'échauffement et de l'humidité de l'air, en remarquant que ce processus dure un peu plus longtemps que la réticulation du tuyau intérieur Il est possible d'accélérer la réticulation du tuyau extérieur en aug- mentant, dans l'enveloppe extérieure, la quantité de catalyseur destiné à entraîner la réticulation. L'invention s'étend également à un dispositif pour l'application du procédé de fabrica- tion ci-dessus Ce dispositif est caractérisé en ce que, avant un extrudeur est disposée une installation de guidage pour l'amenée du tuyau intérieur à l'extrudeur, avant lequel est disposée, en outre, une installation de formage, avec laquelle est formée et appliquée sur le tuyau intérieur une couche de métal fermée, en forme tubulaire, à partir d'une bande de métal, pourvue, sur ses deux faces, d'une couche adhésive, déroulée d'une bobine de réserve et enroulée autour du tube intérieur longitudinalement, une bobine d'enroulement étant dis- posée à la suite de l'extrudeur pour recevoir le tuyau fini. Un tel dispositif permet de fabri- quer un tuyau de canalisation en une seule opération, tuyau dans la paroi duquel est disposée une couche de métal Il est, pour cela, indifférent que le tuyau intérieur soit fabriqué au cours d'une confection pré- paratoire, ou bien que, suivant une autre caractéristi- que de l'invention, il soit réalisé dans la même phase de travail que la fabrication terminale du tuyau lui- même, au moyen d'un extrudeur Les installations de confection individuelles mises en Jeu pour ce disposi- tif consistent en appareils connus en soi, de sorte qu'aucune dépense d'installation importante n'est né- cessaire pour la fabrication du tuyau La combinaison des Installations de fabrication en un dispositif unique assure que le tuyau puisse être réalisé de manière parti- culièrement peu coûteuse. L'invention est expliquée ci-après à 1 ' aide d'exemples représentés schématiquement dans les figures 1 à 6 des dessins annexés: la figure 1 est une coupe d'un tuyau composite selon l'invention. les figures 2 et 3 sont des cou- pes de tuyaux composites doubles selon l'invention. la figure 4 représente un dispo- sitif de chauffage par le sol. les figures 5 et 6 montrent des dispositifs de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le tuyau fabriqué conformément au procédé de l'invention consiste en un tuyau intérieur 1 ayant une épaisseur de paroi d'environ 1 mm, une feuille de métal 2 ayant une épaisseur de 0,15 à 0,2 mm, éven- tuellement encore plus mince, dont les bords 3 sont soudés à chevauchement Sur cette feuille 2, de préfé- rence une feuille d'aluminium recouverte sur chaque face avec un copolymère, est prévue une enveloppe exté- rieure extrudée 4 en matière synthétique thermoplastique ayant une épaisseur de paroi comprise entre 0,5 et 0,8 mm. Cette enveloppe extérieure 4 est colorée en noir par addition de noir de carbone. Le tuyau représenté est fabriqué par extrusion du tuyau intérieur 1, recouvrement avec chevauchement des bords de ce tuyau 1 avec la feuille de métal 2 et, ensuite, extrusion sur lui de l'enveloppe extérieure 4, le tout en une seule et même opération de travail. Le tuyau intérieur 1 est avanta- geusement réalisé par extrusion d'un mélange composé de 100 parties en poids d'un polyéthylène d'épaisseur moyenne, ( 0,93 à 0,95 g/cm 3), 1 à 1, 5 partie de silane, 0,3 à 0,15 (notamment 0,06 à 0,10) partie de 1,3 Bis (tert butyl peroxy-isopropyl) benzène comme peroxyde, 0,03 à 0,10 (notamment 0,06 à 0,08) partie en poids de dilaurate de dibutylétain, comme catalyseur, et éven- tuellement un produit anti-vieillissement. L'enveloppe extérieure est réali- sée par extrusion d'un mélange composé de 100 parties de polyéthylène, 2 à 4 parties (notamment 2,5 à 3) de noir de carbone (particulièrement un noir d'acétylène), 1 à 1,5 partie de silane, 0,05 à 0,15 partie (notamment 0,08 à 0,10) de 1,3-Bis(tert butyl peroxy-isopropyl)- benzène, 0,03 à 0,20 (notamment 0,08 à 0,10) de laurate de dibutylétain, et un produit anti-vieillissement. Dans le mélange constituant l'enveloppe extérieure, la proportion de catalyseur dilaurate de dibutylétain est choisie supérieure à celle du mélange constituant le tuyau intérieur, de telle sorte que, lors de la réticulation effectuée après mise en place du tuyau, celle-ci se déroule dans le même temps que la réticula- tion du tuyau intérieur. Les figures 2 et 3 représentent deux autres exemples de réalisation du tuyau composite de l'invention Dans ce mode de réalisation, deux tuyaux intérieurs 5 a et 5 b, qui sont entourés chacun, comme décrit plus haut, par une feuille de métal 7 a et 7 b res- pectivement, sont entourés par un tuyau extérieur com- mun 6 Dans l'exemple de la figure 2, ce tuyau extérieur 6 a une section transversale ovale, un assemblage par collage avec le tuyau intérieur 5 a, 5 b, c'est-à dire avec la feuille de métal respective 7 a, 7 b, étant réali- sé seulement dans la zone de contact. Le mode de réalisation suivant la figure 3 apparalt plus avantageux Dans ce cas, le tuyau extérieur 6 est également commun pour les deux tuyaux intérieurs 5 a et 5 b Cependant, un collage est assuré sur tous les côtés du tuyau extérieur 6 avec les feuil- les de métal respectives 7 a et 7 b Une barrette 9 est prévue, qui réunit entre eux les tuyaux intérieurs 5 a et 5 b Lors de la fabrication du tuyau complexe, on procède en extrudant tout d'abord le tuyau intérieur 5, et la bande de métal 7, déroulée d'une bobine de réserve, est appliquée sur ce tuyau intérieur 5, avec chevauchement de ses bandes de bord Cet ensemble est alors introduit dans un extrudeur dans lequel le tuyau extérieur 6 est appliqué par extrusion En raison de la chaleur due a l'extrusion, le tuyau intérieur 5 et également le tuyau extérieur 6 avec la couche de copolymère sur la feuille de métal 7 sont collés entr eux, de sorte que la liai- son est assurée entre le tuyau intérieur 5, la feuille de métal 7 et le tuyau extérieur 6 Dans le cas de fabri- cation du tuyau complexe suivant les figures 2 et 3, les deux tuyaux intérieurs 5 a et 5 b sont introduits ensuite dans l'extrudeur. L'avantage des exemples de réali- sation représentés par les figures 1 et 3 réside en ce qu'ils ne nécessitent aucune technique spéciale de mise en place pour obtenir une température superficielle uni- forme de la surface à chauffer Du fait qu'on utilise, par exemple, le tuyau intérieur 5 b comme conduite d'ame- née et comme conduite de retour le tuyau intérieur 5 a, la délivrance de chaleur est sensiblement identique dans tous les points du sol à chauffer Les tuyaux intérieurs a et 5 b sont, après leur mise en place, réunis entre eux comme conducteurs à leur extrémité opposée à l'extrémité d'alimentation, par exemple par un raccord en forme de U. La figure 4 représente un exemple de constitution d'un chauffage par le sol, dans lequel est utilisé le tuyau conforme aux figures 1 à 3 L'ins- tallation comprend une couche isolante de la chaleur 11, constituée par exemple en plaques de matière expansée en mousse, ou tout autre genre de matière isolante appro- priée, et, sur celle-ci, une couche de carrelage 12 dans laquelle sont insérés les tuyaux composites 14, de pré- férence en forme de méandres, ainsi qu'une feuille sépa- ratrice 13, laquelle est destinée à s'opposer à une humidification de la couche thermiquement isolante Il lors de la coulée du carrelage 12. Les figures 5 et 6 représentent schématiquement un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention La référence 21 désigne une bobine sur laquelle est enroulé un tuyau en matière synthétique qui sert à la fabrication d'un tuyau conduc- teur, comme tuyau intérieur 1, qui est déroulé de la bobine 21 au moyen d'une installation d'amenée 23 et est guidé vers un extrudeur 24, au moyen duquel est réalisé, sur le tuyau intérieur 1, un tuyau extérieur 4 conforme à la représentation des figures 1 à 3 L'ins- tallation d'amenée 23 peut être constituée, par exemple, par un extracteur à chenille. Avant l'extrudeur 24, est prévue, en outre, une installation de formage 26, avec laquelle une bande de métal 27, amenée longitudinalement autour du tuyau 1 pour former une structure tubulaire La bande de métal 27 est recouverte, sur chacune de ses faces, avec une couche d'adhésif et est enroulée sur une bobine d'approvisionnement 28, de laquelle elle est déroulée en continu Elle est enroulée autour du tuyau intérieur 1 pour former une structure fermée dans laquelle elle adhère étroitement à la surface extérieure du tuyau intérieur 1 Elle peut, pour cela, être placée autour du tuyau avec chevauchement de ses bords Il est égale- ment possible de souder la bande, avec une installation de soudage 29, indiquée en tireté, le long de ses bords avec un cordon de soudage longitudinal, les bords longi- tudinaux étant alors avantageusement recourbés vers l'extérieur et soudés l'un sur l'autre par leurs faces frontales Avant la mise en place du tuyau extérieur 4 cette bande saillante formée par les bords recourbés soudés entre eux est rabattue pour réaliser l'applica- tion de la bande de métal 27 autour du tuyau intérieur 1. Dans l'extrudeur 24, le tuyau 4 est formé par extrusion sur la couche métallique formée par la bande de métal enroulée 27, de telle sorte que, sous l'effet de la chaleur due à l'extrusion du tuyau extérieur, la bande de métal 27 est soudée avec le tuyau intérieur 1 et également avec le tuyau extérieur 4 On obtient ainsi un tuyau de canalisation 31, mécani- quement stable, mais également de flexibilité satisfai- sante, comme ensemble composite d'un tuyau intérieur 1 et d'un tuyau extérieur 4 Ce tuyau fini 31 peut être enroulé sur une bobine 32, de sorte qu'il est possible de réaliser une fabrication continue La longueur d'un tuyau considéré comme un tronçon unitaire dépend de la capacité de réception de la bobine 32. En vue d'une plus grande simplifica- tion de la fabrication du tuyau 31, on peut utiliser un premier extrudeur 33 qui fournit par extrusion le tuyau intérieur 1 dans la même opération de travail que la confection finale du tuyau 31 Le tuyau intérieur 1 sor- tant du premier extrudeur est alors déplacé au moyen de l'installation d'amenée 23, comme déjà représenté en figure 5: De cette manière, la fabrication préalable du tuyau inférieur 1 peut être supprimée par utilisa- tion du dispositif représenté en figure 6. Afin d'assurer, dans tous les cas, l'adhérence par collage entre la couche métallique et le tuyau intérieur 1, il est possible de prévoir, entre l'installation de formage 26 et l'extrudeur 24, une source supplémentaire de chaleur qui prépare l'effica- cité de la couche d'adhésif de la face intérieure de la bande de métal 27. Comme bande de métal 27, on utilise, de manière particulièrement avantageuse, une feuille d'aluminium, qui est recouverte sur chaque face avec un copolymère de polyéthylène Ce copolymère est rendu efficace comme adhésif par l'apport de chaleur Si la bande de métal 27 est enroulée, comme couche métallique, avec chevauchement de ses bords, autour du tuyau inté- rieur 1, la largeur du chevauchement de bord est Judi- cieusement comprise entre 2,0 et 5,0 mm On est ainsi assuré que, même dans la zone du chevauchement, aucune pénétration de gaz n'est possible. Une feuille d'aluminium 27 à utili- ser comme bande de métal possède avantageusement une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,3 mm, et notamment égale à 0,2 mm Cette dimension assure un barrage con- tre une diffusion de gaz et une bonne facilité de con- formation pour la fabrication du tuyau 31 Les épais- seurs de paroi du tuyau intérieur et du tuyau extérieur peuvent être identiques et comprises entre 0,5 et 2 mm. Avec de telles dimensions, le tube fini 31 peut encore être courbé facilement Mais, en outre, il peut bien résister aux pressions d'eau chaude régnant, par exem- ple, dans les installations de chauffage à eau chaude. Du fait que, avec ces dimensions, la feuille d'alumi- niu se situe au milieu de la paroi du tuyau final 31, elle est protégée, lors d'une courbure du tuyau, du point de vue de sa charge mécanique de sollicitation. En plus des possibilités d'emploi mentionnées plus haut, le tube de l'invention 31, no- tamment dans sa réalisation réticulée, convient égale- ment comme conduite de liaison entre des échangeurs de chaleur ou absorbeurs de chaleur, disposés à l'air il libre, ainsi que dans des appareils utilisant la cha- leur, par exemple des pompes de chaleur. R E V E N D I C A T I O N S ) Procédé pour la fabrication d'un tuyau complexe pour le transport de fluides liqui- des ou gazeux, ou de produits générateurs de gaz, con- sistant en un tuyau intérieur ( 1) en matière synthéti- que, une feuille de métal ( 8), concentrique au tuyau intérieur, avec une soudure de ses bords ( 3) à recou- vrement, et une enveloppe extérieure ( 4) en matière synthétique thermoplastique, procédé caractérisé en ce qu'on extrude tour d'abord un tube ( 1) en une matière synthétique thermoplastique, qu'on entoure avec une feuille de métal ( 2) continue longitudinalement, revê- tue sur chaque face avec un copolymère, avec chevauche- ment des bords de bande, et ensuite on extrude le tuyau extérieur ( 4) sur la feuille de métal ( 2) qui se trouve ainsi assemblée par collage avec le tuyau intérieur ( 1) et également avec le tuyau extérieur ( 4). 2 ) Procédé suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que le tuyau intérieur est réticulé. ) Procédé suivant l'une des re- vendications l ou 2, caractérisé en ce que la feuille de métal a ses bords collés entreeux dans la zone de leur chevauchement. 4 ) Procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tuyau extérieur est coloré en noir par addition d'une substance noircissante, par exemple du noir de carbone. ) Procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tuyau intérieur, et éventuellement, le tuyau extérieur, sont extrudés en une matière synthétique réticulable en présence d'humidité. 6 ) Procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport entre l'épaisseur de paroi du tuyau intérieur ( 1) et celle de la feuille de métal est comprise entre /1 et 10/1, et le rapport entre l'épaisseur de paroi du tuyau extérieur ( 4) et celle de la feuille de métal est compris entre 2,5/1 et 7/1. ) Procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tuyau fini est enroulé en anneau et ensuite soumis à réticulation. 80) Procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le tuyau est réticulé au cours de l'épreuve d'étanchéité à l'usine de fabrication, par de l'eau échauffée à en- viron 800 C. 90) Procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le tuyau est réticulé après sa mise en place au lieu d'em- ploi, au moyen de traversée par un fluide échauffé. ) Procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend deux tuyaux intérieurs de constitution iden- tique, entourés par un tuyau extérieur commun. 11 ) Procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend deux tuyaux intérieurs qui sont extrudés en étant réunis entre eux par une barrette comme une con- duite unique. ) Procédé suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le tuyau intérieur ( 5, 5 a, 5 b) et, notamment, également le tuyau extérieur ( 6) sont extrudés en un polymère réticulable, après greffe de silanes, par action de l'humidité. ) Dispositif pour l'application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que, avant un extrudeur ( 24), est disposée une installation de guidage ( 23) pour l'amenée du tuyau intérieur ( 1) à l'extrudeur, avant lequel est disposée, en outre, une installation de for- mage ( 26), avec laquelle est formée et appliquée sur le tuyau intérieur une couche de métal, fermée, en forme tubulaire, à partir d'une bande de métal ( 27), -pourvue, sur ses deux faces, d'une couche adhésive, déroulée d'une bobine de réserve ( 28) et enroulée autour du tube inté- rieur ( 1) longitudinalement, une bobine d'enroulement ( 32) étant disposée à la suite de l'extrudeur ( 24) pour recevoir le tuyau fini ( 31). ) Dispositif suivant la reven- dication 13, caractérisé en ce que, pour la fabrication du tuyau complet ( 31) en une seule opération de travail, il est prévu, avant l'installation de formage ( 26), un premier extrudeur ( 33) pour la production du tuyau inté- rieur ( 1). ) Dispositif suivant l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que, à la suite de l'extrudeur ( 24) est prévue une installation pour la réticulation du tuyau intérieur ( 1) et/ou du tuyau extérieur ( 4). 16 ) Dispositif suivant l'une quel- conque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que, entre l'installation de formage ( 26) et l'extrudeur ( 24) est prévue une installation de soudage ( 29) pour le soudage des bords de la bande de métal ( 27) au moyen d'un cordon de soudage longitudinal.