Brevet FR2529829A1 — publié le 19840113

L'invention concerne un procédé pour enrober des corps de forme métalliques, notamment des tubes d'acier, d'une matière synthétique thermoplastique, notamment de po- lyéthylène, dans lequel on applique, sur le corps de forme chauffé, tout d'abord un mélange résine époxy/durcisseur, comme couche primaire, et, aussitôt après, on applique l'enrobage de matière synthétique thermoplastique, qui est réalisé sous la forme d'un tube double par extrusion simul- tanée d'une pellicule d'un copolymérisat d'éthylène ser- vant d'adhésif L, et d'une pellicule superposée faite de la matière synthétique thermoplastique. i est connu, par la demande de brevet de la R.F A DE-AS 12 61 431, de produire des revêtements de po- lyéthylène sur des surfaces métalliques en déposant sur la surface métallique tout d'abord un mélange résine époxy/ durcisseur et en le laissant durcir et, ensuite, en proje- tant au moyen d'un pistolet de projection à la flamme tout d'abord une petite quantité de polyéthylène puis, après le durcissement de la couche de résine époxy, une nouvelle quantité de polyéthylène, la température de la surface mé- tallique ne devant pas encèder 100 'C Selon l'exemple de réalisation, le durcissement de la couche de résine époxy se produit à une température de 60 O C au maximum, pendant environ 24 heures En raison du long temps de durcissement de la résine époxy, ce procédé n'est pas économique pour l'enrobage de tubes d'acier effectué à l'échelle indus- trielle avec une grande capacité de production. Selon le brevet de la R F A DE-PS 19 65 802, il est connu, pour l'enrobage de tubes d'acier avec du polyé- thylène, de chauffer tout d'abord les tubes à la températu- re de travail, avantageusement au-dessus de 100 'C, et de l'enduire d'une couche primaire faite d'une résine époxy qui se réticule à cette température Aussitôt après, on en- roule sur la couche de résine époxy en cours de durcisse- ment une bande d'une pellicule extrudée faite d'un copoly- mérisat d'éthylène et, autour de cette couche, on enroule une bande d'une pellicule extrudée en polyéthylène, la pre- mière bande de pellicule servant d'adhésif pour la couche de polyéthylène Ici également, la capacité de production est limitée en raison du temps qu'il faut attendre pour as- surer la volatilisation nécessaire des produits de réac- tion qui se dégagent de la résine époxy à réticuler Le procédé est principalement applicable aux tubes d'un diamè- tre supérieur à environ 600 mm. Par ailleurs, il est connu de déposer sur un tube d'acier présentant une température de 70 à 90 C et muni d'un revêtement intérieur sensible à la chaleur, une cou- che primaire faite d'un mélange de résine époxy durcissa- ble sur lequel on extrude ensuite sous la forme d'un tube double ne couche de copolymérisat d'éthylène et une cou- che de poiyéthyl Zne, (brevet de la R F A DE-PS 22 22 911) Après liexécuticn de l'enrobage, on refroidit les tubes à la température rambiate, après un temps de séjour de 3 mn, la couche de résine époxy n'étant pas encore durcie à coeur a ce moment Le durcissement total n'est obtenu qu'au bout d'environ 24 heures à la température ambiante et dans une atmosphère à 65 % d'humidité Ceci peut être préjudiciable à la capacité de production dans de nombreux cas, Si l'on s'écarte des caractéristiques du procédé qui ont été précitées, le durcissement est fortement retardé ou même rendu impossible. Il est par ailleurs connu, par le brevet de la R.F A DE-PS 22 57 135, de chauffer la surface des tubes d'acier à enrober à 80 C de la revêtir par un procédé électrostatique d'un mélange résine époxy/durcisseur conte- nant un solvant, sous une épaisseur d'environ 100 Ulm Sur cette couche primaire, on dépose ensuite le revêtement thermoplastique qui est coimposé d'une couche intérieure de copolymérisat d'éthylène et d'une couche extérieure de po- lyéthylène. Les tubes enrobés sont ensuite refroidis au moyen d'eau jusqu'à ce qu'ils possèdent une température moyenne de 40 O C Le coeur des tubes est ensuite chauffé par induc- tion à une température moyenne de 100 O C La température superficielle du tube est alors d'environ 240 O C A cette température, la 7 couche primaire de résine époxy durcit en quel- ques secordes Ensuite, les tubes revêtus sont refroidis à la température ambiante Toutefois, dans de nombreux cas, on a constaté que l'application d'une pellicule double tubu- laire formée par extrusion sur des tubes d'une longueur de 6 à 12 m présente des difficultés en ce sens que l'évapora- tion du solvant du mélange résine époxy/durcisseur, n'est pas suffisante dans les conditions de vitesse du tube ( 20 m/mn), d'épaisseur de la couche et de température du tube avant l'application du tube double qui ont été citées dans l'exemple de réalisation D'un autre côté, le procédé est très bien approprié pour enrober par enroulement d'une pel- licule double en forme de bande des t Ubes d'un diamètre su- périeur à 600 mm. L'invention vise à améliorer les procédés connus d'application d'une pellicule double tubulaire et de créer la possibilité d'obtenir une plus grande vitesse d'enroba- ge, afin d'obtenir une plus grande capacité de production pour les tubes de diamètre nominal compris entre 50 et 500 mm. Selon l'invention, ce problème est résolu par un procédé du genre cité au début qui est caractérisé en ce que, pour la couche primaire, on dépose sur le corps de forme chauffé à au moins 80 OC, un-mélange pulvérulent de résine époxy/durcisseur précondensé, qui durcit en 50 à 70 mn à une température comprise entre 145 O C et 155 OC, en une quantité qui donne une épaisseur de couche comprise en- tre 30 et 50,um et, ensuite, pour faire fondre la couche et/ou faire évaporer les produits de réaction qui se dega- gent, on chauffe à une température d'environ 200 OC, en faisant passer le corps de formrle devant une source de cha- leur agissant de l'extérieur, en ce que, ensuite, sur la couche primaire chauffée, on extrude la double pellicule 2529829 ' tubulaire, dont la fractionccpolynérisat d'éthylène a été préséchée, à une température comprise entre 165 et 190 C et avec un volume de couche au moins 36 fois plus grand et en ce que, pour le durcissement de la couche primaire, on refroidit l'enrobage thermoplastique en environ une heure, tout d'abord dans sa couche superficielle extérieure, en limitant le refroidissement à une température de 50 C à C, puis jusqu'à la température ambiante. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, i O a) avant l'application de la couche primaire, on chauffe à une température de moins de 100 C le corps de forme à en- rober, qui porte un revêtement intérieur sensible à la cha- leur fait de matière plastique, de bitume, de mortier de ciment ou équivalent; b) on chauffe tout d'abord ce corps de forme -à enrober d une température d'environ 80 C puis, immédiatement avant l'applicaàtion de la couche primaire, on le chauffe de 20 à 30 C de plus dans sa région superfi- cielle, par rayonnement infrarouge; c) avant l'applica- tion de la couche primaire, dans le cas d'un corps de for- me à enrober dépourvu de revêtement intérieur sensible à la chaleur, on chauffe ce corps à une température d'au moins 150 C; d)on chauffe tout d'abord ce corps de forme à enrober à une température d'environ 170 C et, immédiate- ment avant l'application de la couche primaire, on le chauffe à 20 ou 30 C de plus dans sa région superficiel- le, par irradiation infrarouge; e) on chauffe le mélange résine époxy/durcisseur déposé,de l'extérieur, par irradia- tion infrarouge; f) avant son application, le copolyméri- sat d'éthylène est soumis à un préséchage à environ 70 C pendant environ 1,5 h. Si l'on respecte les paramètres du procédé, en particulier le rapport de volume des couches entre la cou- che primaire en résine époxy et l'enrobage de matière syn- thétique thermoplastique, la quantité de chaleur nécessai- re pour le durcissement de la résine époxy spéciale est prise sur l'enrobage de matière synthétique beaucoup plus épais et chauffé à au moins 165 OC Il n'est plus nécessai- re de soumettre les tubes enrobés à un traitement thermi- que supplémentaire Le durcissement dépend de la températu- re ambiante et de l'humidité relative de l'air. L'invention est décrite de façon plus détaillée dans la suite, à propos de l'exemple de réalisation sui- vant. On chauffe par induction à une température de 170 C un tube d'acier de 6 m de longueur dépourvu de revête- ment intérieur sensible à la chaleur, le tube passant à cet effet à travers une bobine d'induction à une vitesse de 20 m/mn Ensuite, on chauffe plus fortement la surface du tube, à environ 200 OC, Par rayonnement, dans un tunnel à infrarouges dans lequel on fait passer le tube à une vi- tesse de 20 m/mn, L'enduction immédiatement consécutive de mélange résine époxy/durcisseur précondensé, pulvérulent, est exécutée par un procédé électrostatique, et en une quantité qgi donne une épaisseur de couche de seulement 30 à 50 pm Le mélange pulvérulent de résine époxy/durcisseur fond alors sur la surface du tube Si, en raison de la pré- sence d'un revêtement intérieur sensible à la chaleur, la surface du tube n'a été chauffée qu'à environ 110 O C, le mélange pulvérulent résine époxy/durcisseur fondu sur le tube forme tout d'abord un film non fluide et non cohé- rent A la suite du dépôt électrostatique, on chauffe ex- clusivement la mince couche résine époxy/durcisseur, à une température d'environ 200 OCç par irradiation infrarouge, en faisant à nouveau nasser le tube à une vitesse de 20 m/mn dans un deuxième tunnel à infrarouges annulaire De cette façon, on obtient une couche primaire continue, mê- me dans le cas o le tube présente un revêtement intérieur sensible à la chaleur. Sous l'effet de l'irradiation infrarouge, les pro- duits de réaction dégagés de la couche primaire en résine époxy se dégagent en 10 s, sans qu'il ne se produise de durcissement jusqu'alors En remplacement de l'irradiation infrarouge, le chauffage de la couche primaire de résine époxy pourrait également être réalisé, par exemple, par ir- radiation par micro-ondes Après la sortie du deuxième tun- nel à infrarouges, on extrude le double tube thermoplasti- que de copolymérisat d'éthylène et de polyéthylène autour de la surface du tube, qui présente alors une température comprise entre 165 C et 190 C, en une couche dont le vo- lume est environ 40 fois supérieur à celui de la couche primaire en résine époxy Ensuite, on refroidit la couche extérieure de l'enrobage thermoplastique tout d'abord en une heure dans un bain d'eau ouvert, pour ramener sa tempé- rature à 50 60 C, puis à l'air, la température du tube d'acier îtant d'environ 70 h 90 C Pendant ce refroidis- sement, se produit le durcissement total de la couche pri- maire. L'amélioration apportée par le procédé selon l'in- vention ressort du tableau suivant: Résistance Résistance Décollement à l'arrachage à l'arrachage ("disbonding" (N/cm) à + 20 C (N/cm) après dans les con essai de cuisson ditions de à + 65 C; l'essai ASTM après 30 jours, (mm) szsai exécuté à + 20 OC Etat de la technique, sans couche 35 O 20 8 30 primaire epoxy Nouveau procédé 90 120 45 60 0 à 5 L'invention peut être appliquée avec un avantage particulièrement grand aux tubes qui possèdent déjà un re- vêtement intérieur fait d'une matière de protection anti- corrosive sensible à la chaleur telle qu'une laque époxy, du bitume, un mortier de ciment allié ou équivalent Pour éviter toute détérioration du revêtement intérieur, ces tu- bes ne doivent être préchauffés qu'à des températures moyennes de moins de 100 'C Ceci s'effectue avantageuse- ment comme dans l'exemple représenté en deux phases, c'est à-dire qu'on fait tout d'abord passer le tube dans une bo- bine d'induction pour le porter à environ 80 O C et que, en- suite, immédiatement avant l'application de la couche pri- maire, on le chauffe a environ 110 'C, uniquement dans sa région superficielle, dans un tunnel à infrarouges Le but du chauffage en deux phases consiste à porter uniquement la surface du tube à une température aussi favorable que possible à l'enduction, la température moyenne du tube ne devant pas excèder un niveau admissible, et la quantité de chaleur qui doit être à nouveau évacuée pendant le refroi- dissement du tube devant être aussi réduite que possible. R E V E N D I C A T I O N S 1 Procédé pour enrober des corps de forme métal- liques de forme allongée, notamment des tubes d'acier, d'une matière synthétique thermoplastique, notamment de po- lyéthylène, dans lequel on applique sur le corps de forme chauffé, tout d'abord un mélange résine époxy/durcisseur, comme couche primaire et, aussitôt après, on applique l'en- robage de matière synthétique thermoplastique, qui est réa- lisé sous la forme d'un tube double par extrusion simulta- née d'une pellicule d'un copolymérisat d'éthylène servant d'adhésif et d'une pellicule superposée faite de la matiè- re synthétique thermoplastique, sous la forme d'un tube double, caractérisé en ce que, pour la couche primaire, on dépose sur le corps de forme chauffé à au moins 80 O C, un mélange pul-érulent de résine époxy/durcisseur préconden- sé, qui durcit en 50 à 70 mn à une température comprise en- tre 145 et 155 O C, en une quantité qui donne une épaisseur de couche comprise entre 30 et 50 pm et, ensuite, pour fai- re fondre la couche et/ou faire évaporer les produits de réaction qui se dégagent, on chauffe à une température d'environ 200 'C, en faisant passer le corps de forme de- vant une source de chaleur agissant de l'extérieur, en ce que, ensuite, sur la couche primaire chauffée, on extrude la double pellicule tubulaire, dont la fraction copolyméri- sat d'éthylène a été préséchée, à une température comprise entre 165 et 190 'C et avec un volume de couche au moins 36 fois plus grand et en ce que, pour le durcissement de la couche primaire, on refroidit l'enrobage thermoplasti- que en environ une heure, tout d'abord dans sa couche su- perficielle extérieure, en limitant le refroidissement à une température de 50 'C à 60 'C et, puis jusqu'à la tempé- rature ambiante. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant l'application de la couche primaire, on chauffe à moins de 100 'C un corps de forme à enrober qui porte un revêtement intérieur sensible à la chaleur en ma- tière plastique, bitume, mortier de ciment ou équivalent. 3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on chauffe tout d'abord le corps de forme à enro- ber à une température d'environ 80 t C et que, immédiate- ment avant l'application de la couche primaire, on le chauffe de 20 à 30 'C de plus, dans sa région superficiel- le, au moyen d'un rayonnement infrarouge. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, avant l'application de la couche primaire, dans le cas d'un à enrober corps de forme dépourvu de revête- ment intérieur, on chauffe ce corps à une température d'au moins 150 çC. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on chauffe le corps de forme à enrober tout d'a- = A,-i L durcisseur déposé de l'extérieur, au moyen d'un rayonne- ment infrarouge. 7 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant son application, le copolymérisat d'éthylè- ne est soumis à un préséchage à une température d'environ