Brevet FR2648820A1 — publié le 19901228

La présente invention porte sur le colmatage de fissures et autres points de fuite au niveau des joints des canalisations et conduites principales souterraines, et, en particulier, des conduites principales de gaz, ainsi que sur des dispostifs de brumisage ou d'atomisation permanente destinés à être utilisées dans celles-ci. Le colmatage des fuites dans des conduites principales de gaz et autres canalisations souterraines pose des problèmes majeurs dans une zone ou la demande va en augmentant rapidement par suite de la détérioration de telles canalisations, qui, dans beaucoup d'endroits, tels que le RoyaumeUni et les Etats-Unis d'Amérique, sont en place et en usage depuis de nombreuses années. Pendant tout ce temps, les canalisations, qui sont principalement en fonte, sont devenues poreuses ou se sont fissurées pour une diversité de raisons, telles que le vieillissement, la corrosion, l'affaissement du sol environnant, et le passage de camions lourds et autres véhicules sur les routes sous lesquelles les canalisations souterraines sont enterrées. Cette fuite peut conduire à des situations dangereuses, et, dans des cas extrêmes, a une explosion et à des dommages corporels, ou même a des morts accidentelles. De plus, l'échelle du problème peut être si énorme que le creusement et le remplacement des conduites principales anciennes et cassées deviennent une impossibilité économique, et dans de nombreux cas ou, par exemple, la canalisation passe sous une construction, également une impossibilité physique. Par conséquent, il est extrêmement avantageux que de telles canalisations puissent être réparées, plutôt que d'avoir à être remplacées lorsque la canalisation devient inutili- sable, en particulier en raison de fuites, craquelures ou fissures au niveau des joints. Divers procédes ont été utilisés et proposés par le passé pour la réparation de canalisations souterraines. Si la canalisation est accessible, des procédés ont mis en jeu la mise a jour de la canalisation et, soit le remplacement de la section cassée ou poreuse par une nouvelle section, soit, là o cela n'est pas possible ni économique, l'application d'un revêtement d'etanchéité, par exemple, d'un revêtement de poly- uréthanne, sur l'extérieur de la canalisation. Un autre procéde, utilisé en particulier sur des canalisations de diamètre relativement petit, telles que celles alimentant en gaz des immeubles domestiques, consiste à introduire une nouvelle conduite en matière plastique souple, de plus petit diamètre, dans la conduite principale de gaz, laquelle joue alors simplement le rôle d'un conduit pour recevoir la canalisation de remplacement en matière plastique de plus petit diamètre a l'intérieur de la canalisation préalablement existante. Dans un tel procéde, le gaz est introduit dans la canalisation de remplacement en matière plastique, plutôt que dans la canalisation existante, cassée, fissurée ou corrodée. Ce procédé d'introduction d'une nouvelle canalisation a l'intérieur de l'ancienne est un procéde de réparation rapide, facile et peu coûteux, mais il est d'applicabilité limitée en raison de la capacité réduite de la canalisation de plus petit diamètre introduite, par comparaison avec celle de la canalisation initiale. Divers procédés et compositions ont également éteé essayés par le passé pour la réparation sur place de canalisations souterraines. En règle générale, de tels procédés comprennent l'utilisation d'une matière d'etancheité soit par injection, soit par pulvérisation, à l'intérieur de la canalisation au point de fracture ou une technique de brumisage dans laquelle un agent d'étanchéité est introduit dans la canalisation sous la forme d'une brume ou d'un brouillard, dont les gouttelettes en suspension se déposent sur la face interne des canali- sations pour colmater toutes craquelures ou fissures à l'intérieur de celles-ci. L'une des techniques de contrôle des fuites qui a été utilisée est le brumisage des conduites principales de gaz, en particulier celles ayant des joints plomb- filasse, par de l'éthylène glycol ou du diethylene glycol. Ces matières de type glycols fcnt gonfler la filasse des joints plombfilasse et régénèrent de façon temporaire les garnitures dans de tels joints. Cependant, le problème qui se pose avec les brouillards a base de glycol est le caractère temporaire de l'etanchéité, étant donné que le glycol est en fin de compte extrait par le gaz et que les fuites peuvent alors recommencer. L'une des manières d'éviter ce problème est d'employer un système de conditionnement de gaz, dans lequel, par exemple, une vapeur de monoethylène glycol est fournie a la canalisation sur une base continue pour maintenir la filasse saturée et à l'état gonflé. Alors que cette voie d'accès a été assez efficace, elle nécessite en fait un effort très important pour faire en sorte qu'un système efficace soit maintenu. En outre, étant donne que les prix du glycol augmentent, cette opération peut être quelque peu coûteuse en raison de la nécessité d'un approvisionnement constant en une matière de type glycol. Par conséquent, un système fournissant une etanchéite permanente serait avantageux. D'autres systèmes de brumisage et matériaux d'étanchéite, tels que des adhésifs anaérobies, ont été essayes, et, alors qu'ils pourraient être appliqués sous la forme d'un brouillard et créer des joints rendus étanches en permanence, ils pénètrent dans les parties mécaniques du système, c'est-a-dire le mécanisme d'étanchéité et de verrouillage associe aux conduites principales de gaz, et les empêche de fonctionner. En conséquence, il existe un besoin pour un système d'étanchéité au gaz, efficace et permanent, qui soit particulièrement utile dans l'opération consistant à rendre étanches des conduites principales de gaz et autres canalisations souterraines. La présente invention crée un système de brumisage permanent comprenant une quantité choisie d'un système de résine réactive et un véhicule qui est compatible et non-réactif avec la résine réactive, qui est capable de faire gonfler la filasse ou les garnitures dans des joints d'un autre type et a une viscosité suffisamment faible pour permettre au système d'être applique sous la forme d'une brume ou d'un brouillard. Plus particulière- ment, le système de brumisage de la présente invention comprend jusqu'à environ 50% en poids d'un monomère acrylique ou acrylique substitué, polymérisable par radicaux libres, un véhicule de glycol de faible masse moléculaire, et une quantité efficace d'un initiateur de radicaux libres pour amorcer la polymérisation du monomere acrylique. Un autre mode de réalisation de cette invention met en oeuvre un procéde consistant à rendre étanche une canalisation par pulvérisation ou application du système de brumisage ou d'atomisation décrit ci-dessus. Conformement a l'un des aspects de cette invention, il est crééee un nouveau système de brumisage permanent comprenant une quantité choisie d'un monomère acrylique ou acrylique substitue, polymérisable par radicaux libres, réactif; un véhicule qui est compatible et non-réactif avec le monomère réactif, qui est capable de faire gonfler la filasse ou les garnitures dans des joints d'un autre type et présente une rheologie appropriée comprenant une viscosité qui permet au système d'être appliqué sous la forme d'une brume ou d'un brouillard; et une quantité efficace d'un initiateur de radicaux libres. Cette combinaison de résine réactive plus un véhicule, en plus d'avoir les propriétés qui lui permettront d'être appliquée sous la forme d'une brume ou d'un brouillard, fournit une étanchéité permanente satisfaisante et est néanmoins de résistance suffisamment faible pour ne pas affecter le fonctionnement mécanique de l'un quelconque des éléments fonctionnels, tels que garnitures, systèmes de verrouillage, vannes et soupapes. Les caractéristiques principales et importantes du système de brumisage de la présente invention sont qu'il consiste en un liquide de viscosité relativement faible, lui permettant d'être appliqué sous la forme d'une brume ou d'un brouillard et qu'il comprend un véhicule qui est compatible avec la résine réactive, non-réactif et capable de faire gonfler la filasse dans des joints du type plomb- filasse et permet à la résine réactive d'être utilisée à un niveau qui fournira une faible résistance mais une étan- chéité permanente efficace. Ce système, alors qu'il est particulièrement utile dans des opérations dans lesquelles des joints plomb-filasse sont mis en jeu, est également utile dans d'autres applications, telles que celles ayant des joints d'un autre type et ayant des composants en caoutchouc, par exemple des bagues, des joints d'étan- chéité, des vannes, des soupapes, etc. Le composé à résine réactive utile dans l'invention est un monomère acrylique ou acrylique substitué, polymérisable par radicaux libres (S). Ces monomères, qui comprennent a la fois les versions acrylique et méthacrylique, peuvent être représentés par la formule suivante: R (oeC-OYD-*---R1 CIi ( CH2= C - CO R'm 2 m n dans laquelle: - R représente H ou CH3; - R est un groupe organique mono- ou polyvalent, - m est un nombre entier supérieur ou égal a 1, en fonction de la nature du groupe R1; et - n est un nombre entier supérieur ou égal à 1. Sont particulièrement préféres les acrylates monofonc- tionnels ou m vaut 1, et plus particulièrement, les méthacrylates o R représente CH3 et m vaut 1. Des monomères typiques de ce type sont les esters acrylates et méthacrylates monofonctionnels et leurs dérivés substitués par hydroxy, amide, alcoxy, cyano, chloro et silane. De tels monomeres comprennent l'acrylate de méthyle, le méthacrylate de méethyle, l'acrylate d'ethyle, le methacrylate d'hydroxyéthyle, l'acrylate d'hydroxypropyle, le methacrylate d'hydroxypropyle, le methacrylate de propylene glycol, l'acrylate de butyle, l'acrylate de n-octyle, l'acrylate d'ethyl-2 hexyle, le méthacrylate de decyle, le methacrylate de dodecyle, le méthacrylate de cyclohexyle, le methacrylate de tert.- butyle, l'acrylamide, le N-methylolacrylamide, le diacetone acrylamide, le N-tert.-butylacrylamide, le N-butoxy acrylamide, le methacrylate d'ethoxy-2 ethyle, le gamma- methacryloxypropyl trimethoxy silane, l'acrylate de cyano-2 éthyle, l'acrylate de cyano-3 propyle, le chloro- acrylate de tétrahydrofurfuryle, l'acrylate de glycidyle, etc. Un autre groupe de monomères du type (I) est constitue par ceux issus de diols et de polyols, tels que les glycols et les glycérols. Des monomères représentatifs de ce type comprennent le diacrylate d'ethylène glycol, le dimethacrylate d'ethylene glycol, le diacrylate de poly- ethylene glycol, le dimethacrylate de diéthylene glycol, le trimethacrylate de trimethylol propane, le triacrylate de pentaerythritol et d'autres di- et poly- acrylates et méthacrylates de polyethers. Une autre classe de monomeres polymérisables de ce type est constituee par les esters issus d'acide/ anhydride dicarboxylique, de diol et d'acide acrylique/ méthacrylique. Des monomères typiques de cette classe comprennent, par exemple, le diméthacrylate de bis(éthylene glycol) maleate, le diméthacrylate de bis(diethylene glycol)phtalate, le diméthacrylate de bis(tétraéthylene glycol)phtalate, le dimethacrylate de bis(tétraethylène glycol)sebacate, le diméthacrylate de bis(tétraethylene glycol)maléate et les diacrylates et chloroacrylates correspondant auxdits diméthacrylates, etc. Un autre groupe de monomères du type général (I) est constitué par les produits de réaction isocyanate- hydroxyacrylate ou isocyanate-aminoacrylate, qui peuvent être caractérises comme étant des polyuréthannes et polyureides ou polyurees a terminaison acrylates. Encore un autre groupe de monomeres représentatif de ce type est constitué par les esters mono- et polyacrylates de composes de type bisphénol, tels que les esters diacrylates et diméthacrylate de bisphénol A et de 4,4'-bis-hydroxyethoxy- bisphénol A. Les monomères du type (I), qui sont utiles ici, sont encore décrits dans le brevet américain n' 4 602 073 délivré le 22 juillet 1986. Ces monomères sont des monomeres polymérisables ayant, comme caractéristique unificatrice commune un ou plusieurs groupes acryliques ou acryliques substitues, et, par commodité, peuvent être désignés de façon générique comme étant des monomeres acryliques et acryliques substitues. Des monomeres acryliques particulièrement utiles sont les acrylates et methacrylates d'alkyle et de cycloalkyle ayant 1 a 18, de préférence, 1 a 6 atomes de carbone dans la fraction ester, et, en particulier, ceux contenant des groupes polaires hydroxyle, éther (par exemple polyoxyalkylene), cyano et chloro. Dans la préparation du système de brumisage et des compositions de résine réactive, il appartient au domaine de la présente invention que le monomere acrylique requis puisse être un mélange de monomeres acryliques plutôt qu'un seul monomere acrylique, et on peut également utiliser, en combinaison avec ces monomères, d'autres comonoméres copolymérisables, à insaturation éthylénique, non-acryliques, tels que des hydrocarbures insaturés. Le véhicule utilisé dans le système de brumisage ou d'atomisation sera une matière qui est compatible avec la résine réactive, non-réactive, capable de faire gonfler la filasse et qui a une rheologie comprenant une viscosité assez faible pour permettre au système d'être atomisé ou pulvérisé. Des véhicules utiles comprennent les glycols et diols et les hydrocarbures à chaîne courte, tels que ceux ayant jusqu'à 8 atomes de carbone. Les glycols ou diols qui sont utiles sont généralement les glycols ou polyglycols de faible masse moléculaire, parfois désignes comme simples glycols et polyglycols inférieurs et qui peuvent être représentés par la formule suivante: H (OCnH2n)XOH dans laquelle n vaut 2 a 4 et x vaut 1 à 4. Plus particulièrement, le glycol comprendra un nombre total d'atomes de carbone qui maintiendra les propriétés désirées du véhicule et aura une masse moléculaire relativement faible de moins d'environ 200 et, de préférence, de moins d'environ 150. Des composés de ce type sont l'éthylene glycol, le diethylene glycol, le triéthylene glycol, le propylene glycol et le tripropylene glycol. Les glycols preferés sont l'ethylene glycol et le diéthylene glycol. La composition de la présente invention comprendra également un initiateur de radicaux libres pour amorcer la polymérisation du composé monomère réactif. Ces initiateurs qui sont bien connus et utilises de façon classique sont principalement des peroxydes organiques et des composes azoiques aliphatiquee. A titre d'exemples de tels initiateurs, on peut citer les peroxydes de diacyle, tels que les peroxydes de benzoyle; les peroxydes de dialkyle, tels que le peroxyde de di-tert.- butyle; les peroxydes de cétones, tels que le peroxyde de méthyl ethyl cetone; et les peresters qui s'hydrolysent facilement, par exemple, le peracetate de tert.-butyle, le perbenzoate de - tert.-butyle, le diperphtalate de di-tert.-butyle, etc. Une classe particulièrement utile d'initiateurs peroxy- diques est constituée par les hydroperoxydes organiques, tels que l'hydroperoxyde de cumène, l'hydroperoxyde de méthyl éthyl cetone, l'hydroperoxyde de tert.-butyle, etc. L'hydroperoxyde de cumène est particulièrement préféré comme initiateur. D'autres initiateurs utiles sont les composés azonitriIes, tels que l'azobisobutyronitrile et le (tert.-butylazo)isobutyronitrile et des générateurs de radicaux libres activés par le rayonnement ultraviolet, a teneur en groupe carbonyle, tels que l'acetophenone, la benzophénone et les benzion éthers. Dans les systèmes de brumisage/atomisation de la présente invention, une considération importantç est le taux de monomère de résine réactive employé. Il doit être maintenu a un taux qui, tout en étant efficace pour fournir une étanchéité permanente, est suffisamment faible pour ne pas gêner le fonctionnement d'un quelconque mécanisme mécanique, c'est-a-dire que le gel résultant devra être de force relativement faible. Alors que la quantité de résine réactive variera dans une certaine mesure en fonction de la matière particulière utilisée, elle comprendra généralement jusqu'à environ 50% en poids du système et, de préference, ira d'environ 5 a 30% en poids, de façon davantage préferee, d'environ 5 à 20% en poids. Le véhicule de glycol peut varier d'environ 40 à 95% en poids et, de préférence, d'environ 50 a 95% en poids. L'initiateur de radicaux libres comprendra une quantité efficace, plus particulièrement, d'environ 0,01 a 10%, et, de préférence, d'environ 0,1 à 5% en poids. D'autres additifs, modificateurs et solvants peuvent être compris dans le système de brumisage pour autant qu'ils n'affectent par la rhéologie de celui-ci et lui permettent d'être applique sous la forme d'un brouillard ou d'une pulvérisation et de fournir encore une étanchéité de faible niveau, permanente et efficace. L'application de la composition d'étanchéité de la présente invention peut s'effectuer par n'importe quelle technique classique de pulvérisation, brumisage ou injection, et cette composition peut même être appliquée enduction, à la brosse ou de façon directe sur un substrat si l'application le permet. Cependant, dans son appli- cation la plus utile pour laquelle les compositions ont été particulièrement mises au point, il sera appliqué sous la forme d'une brume ou d'un brouillard. Ceci permettra l'application sur place dans des conduites principales de gaz et des canalisations souterraines et autres zones se trouvant a un emplacement éloigné ou relativement inaccessible. Une brume ou un brouillard est une suspension de gouttelettes liquides dans un gaz, c'est-a- dire un aérosol, et la dimension des gouttelettes va de la dimension colloïdale à la dimension macroscopique. Les brumes ou brouillards peuvent être créés par de nombreux types différents et combinaisons différentes d'appareils classiques tels que brumiseurs, atomiseurs par ultrason, dispositifs d'arrosage et évaporateurs. Dans un aspect particulier de la présente invention, il est crée un procede de colmatage des fuites dans des conduites principales de gaz et autres canali- sations souterraines, par brumisage ou atomisation d'une composition d'étanchéité comprenant un monomère de résine réactive et un véhicule de glycol du type présentement décrit, dans un emplacement en aval des différentes conduites principales de gaz ou canalisations. L'exemple suivant illustre encore cette invention et n'est pas destine à être considére comme une limitation de celle-ci. Dans cet exemple, toutes les parties ou pourcentage (%) sont en poids, sauf indication contraire. EXEMPLE 1 Une composition d'étanchéité a été formulée, comprenant 79% en poids d'ethylene glycol, 20% en poids de monométhacrylate de polypropylene glycol et 1% en poids d'hydroperoxyde de cumene. Pour évaluer la résistance du durcissement et de la garniture, un essai de verrouillage par "serrage à la main" connu dans la technique a été effectué. Environ 2 ou 3 gouttes de la composition ont été placées sur les filets exposés d'un boulon M-8 (dégraisse) et immédiatement après, un écrou (degraissé) avec des filets correspondants a été vissé sur le boulon, de sorte que l'écrou était directement dans la zone de filetage de la composition appliquée. Une mesure a été faite au bout d'une période de temps de 24 heures à une température de 'C, et le verrouillage a eté trouve comme étant serré à la main, c'est-a-dire qu'un degré de polymérisation s'était produit, mesure par la résistance de l'écrou à faire tourner. A des fins de comparaison, une composition comprenant 100% d'éthylène glycol a été appliquée sur un boulon et un écrou de type M-8, et évaluée de la même manière, et n'avait pas présenté de durcissement au bout d'une période de 24 heures. Une autre composition a été formulée comprenant 78,7% en poids de diéthylene glycol, 20% en poids de monomethacrylate de polypropylène glycol, 1% en poids d'hydroperoxyde de cumene et 0,3% en poids de NNDMPT (N,N-diméthyl-paratoluidine). Cette composition a été évaluée dans un essai de verrouillage par "serrage à la main", tel que décrit ci-dessus, et à nouveau au bout de 24 heures, un degre de polymérisation s'était produit pour effectuer un joint serré a la main par comparaison avec une composition appliquée qui comprenait 100% de diéthylene glycol et n'avait pas montré de durcissement au bout de la période de 24 heures. REVENDICATIONS 1 - Composition de brumisage permanent, caractérisée en ce qu'elle comprend jusqu'à environ 50% en poids d'un monomère acrylique ou acrylique substitué, polymérisable par radicaux libres, un véhicule qui est compatible et non-réactif avec le monomère à radicaux libres, qui est capable de faire gonfler la filasse ou les garnitures dans des joints d'un autre type et a une viscosité qui permet à la composition d'être appliquée sous la forme d'une brume ou d'un brouillard, et une quantité efficace d'un initiateur de radicaux libres. 2 - Composition selon la revendication 1, caractérisee en ce que le véhicule est un glycol ou un polyglycol de faible masse moléculaire. 3 - Composition selon la revendication 2, caractérisee en ce que le véhicule de glycol ou de polyglycol a la formule: H (OCnH2n).OH dans laquelle - n vaut 2 à 4; et - x vaut 1 à 4. 4 - Composition selon la revendication 3, caractérisée en ce que le monomère acrylique est un ester de formule: R (CH2=C- COO)m Rn dans laquelle: - R représente H ou CH; - R1 est un groupe organique mono- ou polyvalent; - m est un nombre entier supérieur ou égal à 1, en fonction de la nature du groupe R1; et - n est un nombre entier supérieur ou égal a 1. - Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que m dans le monomère acrylique vaut 1 et R représente CH3 et le véhicule de glycol a une masse moléculaire de moins d'environ 200. 6 - Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que le composé monomère acrylique est présent dans une quantité allant d'environ 5 a 30% en poids, et le véhicule de glycol est présent dans une quantité allant d'environ 50 à 95% en poids. 7 - Composition selon la revendication 6, caractérisee en ce que le véhicule de glycol a une masse moléculaire de moins d'environ 200. 8 - Composition selon la revendication 7, caractérisée en ce que le composé monomère acrylique est un acrylate ou méthacrylate d'alkyle ou cycloalkyle, ayant 1 à 6 atomes de carbone dans la fraction ester. 9 - Composition selon la revendication 7, caractérisee en ce que le véhicule de glycol est l'éthylene glycol ou le diéthylene glycol. 10 - Composition selon la revendication 9, caractérisée en ce que m dans le monomère acrylique vaut 1 et R représente CH3. 11 - Composition selon la revendication 9, caractérisee en ce que le composé monomère acrylique est présent dans une quantité allant d'environ 5 à 20% en poids et le véhicule de glycol a une masse moléculaire de moins d'environ 150. 12 - Composition selon la revendication 10, caractérisée en ce que le monomère acrylique est le méthacrylate de polypropylene glycol. 13 - Procéde de colmatage des fuites dans une conduite principale de gaz ou une canalisation, qui comprend l'apport d'une brume ou d'un brouillard de la composition de la revendication 1 dans la conduite principale de gaz ou la canalisation. 14 - Procéde de colmatage des fuites dans une conduite principale de gaz ou une canalisation, qui comprend l'apport d'une brume ou d'un brouillard de la composition de la revendication 2 dans la conduite principale de gaz ou la canalisation. - Procéde selon la revendication 14, caractérisé en ce que le véhicule de glycol ou polyglycol a la formule: H (OCnH2n)xOH dans laquelle: - n vaut 2 à 4; et - x vaut 1 à 4. 16 - Procédé selon la revendication 15, caractrisé en ce que le composé monomere acrylique est un ester de formule: R 1n (CH - CCO)m- R n dans laquelle: - R représente H ou CH3; - R1 est un groupe organique mono- ou polyvalent - m est un nombre entier supérieur ou égal a 1, en fonction de la nature du groupe R1; et - n est un nombre entier supérieur ou égal à 1. 17 - Procéde selon la revendication 16, caractérisé en ce que m dans le monomère acrylique vaut 1 et le véhicule de glycol a une masse moléculaire de moins d'environ 200. 18 - Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que le composé monomère acrylique est présent dans une quantité allant d'environ 5 a 30% en poids, et le véhicule de glycol est présent dans une quantité allant d'environ 50 a 95% en poids. 19 - Procéde selon la revendication 18, caractérisé en ce que m dans le monomère acrylique vaut 1 et le véhicule de glycol a une masse moléculaire de moins d'environ 200. - Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que le monomère acrylique est un acrylate ou méthacrylate d'alkyle ou cycloalkyle ayant 1 a 6 atomes de carbone dans la fraction ester, et le véhicule de glycol a une masse moléculaire de moins d'environ 150. 21 - Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que le véhicule de glycol est l'éthylène glycol ou le diéthylene glycol. 22 - Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que le composé monomère acrylique est présent dans une quantité allant d'environ 5 a 20% en poids et a un m de 1 et R représente CH3. 23 - Procéde selon la revendication 22, caractérisé en ce que le monomère acrylique est le méthacrylate de polypropylène glycol.