Brevet FR2600639A1 — publié le 19871231

PROCEDE PERMETTANT DE RENDRE ETANCHE UNE PAROI EN MATERIAU COMPOSITE L'invention concerne les parois de séparation de deux milieux, réalisées en un matériau composite n'assurant pas en lui-même une parfaite étanchéité entre deux faces opposées de cette paroi au contact respectivement de ces deux milieux, dans les conditions d'utilisation de cette paroi. Un matériau composite est un produit solide et hétérogène obtenu en associant au moins deux phases dont les qualités respectives se complètent pour former un matériau à propriétés globalement améliorées. Les deux phases principales sont d'une part un renfort sous forme fibreuse, filamentaire ou lamellaire qui assure la rigidité, la résistance mécanique ou d'autres propriétés physiques et d'autre 10 part une matrice qui joue le rôle de liant afin de protéger le renfort et lui transmettre les sollicitations. Des additifs peuvent apporter des caractéristiques supplémentaires telles que: coloration, résistance aux rayons ultra-violets, à l'oxygène, etc... Un matériau composite n'étant jamais parfait, il contient une certaine quaritité de porosités qui sont interconnectées et rendent le matériau 15 perméable. On sait que l'on peut rendre étanche une telle paroi en appliquant contre l'une des deux faces opposées de la paroi soit un revêtement étanche constitué par exemple d'un enduit obtenu par dépôt au pistolet de résines époxydes ou polyuréthanes ou un dépôt à la spatule de mastics soit une garniture en un 20 matériau étanche tel qu'un élastomère, un alliage métallique, qui peut être simplement mise en place contre la paroi, collée contre celle-ci, déposée par vulcanisation ou appliquée d'une autre manière, la garniture assurant l'étanchéité, tandis que le matériau composite sert de support mécanique. Ce revêtement ou cette garniture augmente l'épaisseur de la paroi, est difficile à 25 mettre en place, notamment s'il s'agit de la face interne d'une longue paroi tubulaire et se présente sous la forme d'une couche relativement mince pouvant être soumise à des conditions de température et de pression entratnant un vieillissement rapide. Un revêtement ne présente pas, en outre, généralement un excellent état de surface et il nécessite souvent un réusinage. La présente invention a pour objet un procédé de traitement d'une paroi en matériau composite permettant d'en remplir les porosités et d'obtenir une étanchéité dans la masse du matériau composite. Ce procédé s'applique aussi à un matériau composite préalablement muni d'un 5 revêtement ou d'une garniture d'étanchéité qui, du fait du vieillissement ou des conditions d'utilisation, est devenu perméable. Il permet alors de traiter l'ensemble de la paroi en matériau composite avec revêtement ou garniture pour rendre étanche tout cet ensemble. Ce procédé se caractérise en ce que l'on effectue successivement deux injections 10 dans la paroi en matériau composite, en établissant pour chaque injection une pression plus élevée sur l'une, dite alors face d'injection, des deux faces opposées du matériau, l'une de ces injections étant une injection d'une solution d'un agent de gélification et l'autre de ces injections étant une injection d'une solution de silicate gélifiable. La première injection permet de répartir dans le matériau poreux un premier des deux types de produits: agent de gélification et silicate gélifiable, tandis que la deuxième injection met le deuxième type de produit au contact du premier au sein du matériau poreux, de sorte qu'il se forme une gélification in situ du silicate, le silicate insoluble formé bouchant les pores du matériau. La première et la deuxième injection peuvent être faites l'une à partir d'une des faces opposées du matériau poreux et l'autre à partir de l'autre face ou les deux injections peuvent être effectuées à partir d'une même face d'injection. Plus particulièrement dans ce dernier cas, il est avantageux de prévoir entre les deux injections un lavage de la face d'injection utilisée dans la première injection, de 25 manière à débarasser cette face d'injection du premier type de produit avant d'envoyer le deuxième type de produit. Sans cela, dans le cas d'une face d'injection unique, la présence du premier type de produit au droit de la face d'injection, en dehors du matériau poreux, entraînerait une réaction prématurée, c'est-à-dire avant pénétration dans le matérieu poreux, du deuxième type de 30 produit sur le premier type de produit présent en dehors du matériau poreux. Le meilleur résultat de l'invention est obtenu en rendant étanche la paroi sur toute son épaisseur. Pour cela, l'invention prévoit d'arrêter la première injection lorsque la solution injectée ressort sur la face de paroi opposée à la face _2600639 -3 d'injection en un régime stable d'écoulement. De même la deuxième injection sera avantageusement poursuivie jusqu'à ce qu'elle s'arrête d'elle même, la solution injectée n'apparaissant plus sur la face de paroi opposée à la face d'injection. Si la paroi en matériau composite doit être soumise en service à des différences 5 de pression très élevées entre ses deux faces opposées, l'invention prévoit d'effectuer plusieurs fois la succession des deux injections définies plus haut en établissant à chaque fois une différence de pression plus élevée que la fois précédente entre les deux faces opposées du matériau. Selon une autre caractéristique de l'invention, la solution d'agent de gélification 10 utilisée est une solution d'au moins un halogénure d'alcalino-terreux et la solution de silicate gélifiable utilisée est une solution d'au moins un silicate alcalin. Selon la nature des milieux devant être au contact de la paroi lors de la mise en service de celle-ci, on peut utiliser dans le traitement de la paroi décrit ici des silicates hydrosolubles ou oléosolubles. Il convient simplement, pour une bonne 15 efficacité du traitement, que les liquides utilisés dans les deux injections et dans l'éventuel lavage soient miscibles en toutes proportions. On va décrire, à titre non limitatif, un exemple de mise en oeuvre du procédé en se référant à la figure ci-jointe qui représente en coupe axiale partielle un tube destiné à constituer le corps étanche d'une bouteille soumise à des pressions 20 élevées. Ce tube comporte une enveloppe externe cylindrique 1 en matériau composite formé de fibres de carbone et d'une résine époxyde et une garniture interne cylindrique 2 en un matériau élastomère. Il a été fermé, à ses deux extrémités respectivement par un fond 3 et un couvercle 4. Le fond 3 est traversé par un 25 conduit 5 muni d'une vanne 6. Le couvercle 4 est traversé par un conduit 7 muni d'une vanne 8. Le tube doit isoler un milieu interne à pression élevée, baignant la face interne 9 du tube, d'avec le milieu externe, ici à la pression atmosphérique, baignant la face externe 10 du tube. On a effectué un essai préalable d'étanchéité du tube en introduisant dans 30 I'espace interne au tube un liquide sous pression croissante et on a constaté qu'à partir d'une différence de pression entre intérieur et extérieur du tube de 10 bars, des gouttelettes de liquide apparaissaient sur la face externe 10 du tube. On a alors effectué le traitement suivant. Dans une première phase opératoire, on a ouvert les vannes 6 et 8 et on a introduit par le conduit 5 une solution aqueuse de chlorure de calcium à 9 % en masse (9 grammes de chlorure de calcium pour 100 cm3 d'eau distillée) jusqu'à 5 remplissage de l'espace interne au tube et chasse de l'air initialement présent (on aurait pu aussi faire préalablement le vide dans l'espace interne). On a fermé la vanne 8 en continuant d'injecter la solution de chlorure de calcium jusqu'à ce que des gouttelettes apparaissent sur la face externe 10 du tube et qu'un régime stable de pertes de fluide par la face externe se soit établi; la pression dans 10 l'espace interne au tube était alors de 20 bars. Dans une deuxième phase opératoire, les vannes 6 et 8 étant ouvertes, on a vidé l'espace interne du tube pour enlever la solution de chlorure de calcium qui s'y trouvait, puis on a rempli cet espace interne d'eau douce à la pression atmosphérique pour rincer la face interne 9 du tube et on a ensuite vidé cet 15 espace interne. Dans une- troisième phase opératoire, les vannes 6 et 8 étant ouvertes, on a injecté par le conduit 5 une solution aqueuse de silicate de sodium (de rapport molaire SiO2/Na20 égal à 3, de pH égal à 13 et de densité égale à 1,4) diluée dans de l'eau distillée dans le rapport volumique de 5 à 8, jusqu'à remplissage de 20 l'espace interne au tube et chasse de l'air initialement présent. Puis, on a fermé la vanne 8 et continué à injecter de la solution de silicate de sodium. La pression montant, cette solution a pénétré dans les pores du tube pour y réagir avec l'agent de gélification (chlorure de calcium) qui s'y trouvait et former des silicates insolubles qui ont bouché ces pores et mis fin à l'injection. On a ensuite testé le tube ainsi rendu étanche en y introduisant une huile de base paraffinique et on a constaté une parfaite étanchéité du tube avec une pression dans l'espace interne portée jusqu'à 50 bars, pression maximale de service envisagée pour le tube. _-, 5 2600639 REVENDICATIONS I - Procédé permettant d'obtenir l'étanchéité entre deux faces opposées d'une paroi réalisée en un matériau composite, caractérisé en ce que l'on effectue successivement deux injections dans la paroi du matériau composite (1) en établissant pour chaque injection une pression plus élevée 5 sur l'une (9), dite alors face d'injection, des deux faces opposées (9, 10) du matériau, l'une de ces injections étant une injection d'une solution d'un agent de gélification et l'autre de ces injections étant une injection d'une solution de silicate gélifiable. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'entre les deux 10 injections, on effectue un lavage de la face d'injection (9) relative à celle des deux injections qui est effectuée en premier lieu. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection effectuée en premier lieu est arrêtée lorsque l'on observe un régime stable d'écoulement de la solution injectée sur la face de paroi (10) 15 opposée à la face d'injection (9). 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'injection effectuée en deuxième lieu est poursuivie jusqu'à ce qu'elle s'arrête d'ellemême, la solution injectée n'apparaissant plus alors sur la face de paroi (10) opposée à la face d'injection (9). 5 - Procédé selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que l'on effectue plusieurs fois la succession de deux injections en établissant à chaque fois une différence de pression plus élevée que la fois précédente entre les deux faces opposées (9, 10) du matériau (1). 6 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la solution d'agent 25 de gélification utilisée est une solution d'au moins un halogénure d'alcalino-terreux et la solution de silicate gélifiable utilisée est une solution d'au moins un silicate alcalin.