Brevet FR2706574A1 — publié le 19941223

L' invention concerne un procédé de réalisation d'éléments de tuyauterie en polytétrafluoroéthylène avec frettage en résine époxyde renforcée et éléments de tuyauterie. Des éléments de tuyauterie, tels que canalisations, coudes et raccords, constitués d'une tuyauterie intérieure en polytétrafluoroéthylène à laquelle adhère un frettage extérieur en résine époxyde thermodurcie renforcée de fibres de verre, sont commercialisés par la Demanderesse sous la marque déposée Fiberflon". La fabrication de ces éléments de tuyauterie fait appel à une résine époxyde thermodurcissable dont le durcissement nécessite un chauffage à température élevée (140-150"C) pendant plusieurs heures. De ce fait, ces éléments de tuyauterie ne peuvent être fabriqués qu'en usine et sont d'un coût relativement élevé. Au surplus, la résine de frettage est assez cassante. Il serait donc avantageux de pouvoir réaliser de tels éléments de tuyauterie, au moins en partie, avec une résine époxyde durcissant à plus basse température tout en présentant des propriétés, telles que le retrait à la réticulation, le coefficient de dilatation thermique, les propriétés de résistance mécanique et à la chaleur, qui ne soient pas trop dégradées par rapport aux résines durcissant à haute température actuellement utilisées. En effet, ces éléments de tuyauterie sont fréquemment appelés à fonctionner en continu à des températures avoisinant 100oc. Par ailleurs, il arrive fréquemment qu'au moment de l'assemblage des éléments de tuyauterie d'une installation, on s'aperçoive qu'un élément est trop court ou trop long de quelques centimètres pour pouvoir être raccordé et doit donc être remplacé. Le nouvel élément devant être fabriqué en usine, il se passe fréquemment plusieurs jours avant que l'élément ne parvienne au site d'assemblage, ce qui induit des retards coûteux. Il serait donc très intéressant de disposer d'un procédé de fabrication d'un élément de tuyauterie du genre sus-mentionné pouvant être mis en oeuvre sur le site même d'assemblage, par exemple à partir d'une ébauche dudit élément de tuyauterie. Plus précisément, l'invention concerne un élément de tuyauterie, tel qu'une canalisation, coude ou raccord, comprenant une tuyauterie intérieure en polytétrafluoroéthylène, un frettage extérieur en résine époxyde thermodurcie, armée de fibres renforçantes, adhérant à la tuyauterie intérieure, et des collets surmoulés en résine époxyde thermodurcie, armée de fibres renforçantes, prévus aux extrémités de l'élément de tuyauterie, la tuyauterie intérieure étant rabattue sur les faces extrêmes des collets pour former portées de joint, caractérisé en ce qu'au moins l'un des collets est constitué d'une résine époxyde thermodurcie obtenue à partir d'une composition de résine époxyde pouvant être thermodurcie à une température n'excédant pas 100 C, de préférence n'excédant pas 70"C, et ayant une dureté Shore D d'au moins 80, un retrait linéaire à la réticulation inférieur à 1%, un coefficient de dilatation thermique compris entre 500 x 10- 7 /K et 1000 x 10- 7 /K, une résistance à la rupture à 25"C d'au moins 150 MPa, et une température de transition vitreuse d'au moins 12000. Il est à noter que, la résine époxyde utilisée pour réaliser le frettage extérieur de l'autre collet peut être une résine époxyde conforme à la résine définie cidessus ou être une resine classique durcissant à haute température. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication in situ d'un élément de tuyauterie qui comprend les étapes consistant à a) ajuster une ébauche d'élément de tuyauterie constituée d'une tuyauterie intérieure en polytétrafluoroéthylène et d'un frettage extérieur en résine époxyde thermodurcie armée de fibres renforçantes adhérant à la tuyauterie intérieure. une extrémité de l'ébauche étant pourvue d'un collet surmoulé en résine époxyde thermodurcie armée de fibres renforçantes et l'autre extrémité étant dépourvue de collet et comportant un tronçon terminal de tuyauterie intérieure en polytétrafluoroéthylène à nu, à la longueur appropriée par coupe d'une portion du tronçon terminal b) mise en place autour de l'ébauche, à cheval sur le frettage et le tronçon terminal dénudé, d'un moule démontable dont la forme interne correspond à celle d'un collet en prévoyant de laisser à nu une partie extrême dudit tronçon terminal c) remplissage de ce moule avec une résine époxyde pouvant être thermodurcie à une température n'excédant pas 100 C de préférence n'excédant pas 70"C, en donnant une résine thermodurcie ayant une dureté Shore D d'au moins 80, un retrait linéaire à la réticulation inférieur à 1%, un coefficient de dilatation thermique compris entre 500 x 10-7/K et 1000 x 10-7/K, une résistance à la rupture à 25"C d'au moins 150 MPa, et une température de transition vitreuse d'au moins 1200C d) chauffage du moule à une température n'excédant pas 100 C et pendant un temps suffisant pour durcir la résine ; e) enlèvement du moule démontable, f) rabattement à chaud de ladite partie extrême dudit tronçon terminal, laissée à nu, sur le collet venant d'être moulé afin de la conformer en une portée de joint. Comme résine époxyde, utilisable dans l'invention, on a trouvé, après des recherches poussées, qu'une résine époxyde thermodurcissable à base d'éther diglycidylique du bisphénol F et d'un durcisseur polyamine aliphatique, tel que la triéthylênetétramine, convenait dans la mesure où elle présentait des propriétés très proches de la résine époxyde durcissable à haute température utilisée jusqu'ici, qui est une résine à base du produit de réaction du bisphénol A et de l'épichlorhydrine et d'un durcisseur amine. Le Tableau ci-après compare les propriétés d'une résine époxy classique durcissant à haute température (Résine A) et celles d'une résine époxy selon l'invention durcissant à température plus basse (Résine B). Les compositions de ces résines étaient les suivantes Résine A : 40 parties en poids de DER 331 (un produit de réaction du bisphénol A et de l'épichlohydrine vendu par la Société DOW CHEMICAL) 10 parties en poids de durcisseur H41 (un durcisseur à base d'amine vendu par la Société DOW CHEMICAL). Résine B : 65 parties en poids de DER 351 (éther diglycidylique du bisphénol F vendu par la Société DOW CHEMICAL) 10 parties en poids de DEH24 (durcisseur à base de triéthylènetétramine vendu par la Société DOW CHEMICAL). La résine A été durcie par chauffage de 3 heures à 140 dans un four. La résine B a été durcie par chauffage de 3 heures à 50"C. PROPRIETES Resine A Résine B hors invention selon l'invention Dureté (Shore D) 85 85 Retrait linéaire à la polymérisation, 0,7t 0,6% t Coefficient de dila tation thermique 575X10-7 /0K 535X10-7 /0K Résistance à la rup ture à 25"C (flexion 200 MPa 175 Mpa 4 points) Température de tran sition vitreuse 152"C 131"C (maximum tg 8) Viscosité à 25"C 11000/14000 4500/6500 mPa/s de la résine non mPa/s durcie Des résultats similaires ont été obtenus en chauffant la Résine B pendant 1h à 60"C au lieu de 3 heures à 50"C. L'adhésion de ces deux résines à du polytétrafluoroéthylène ayant reçu un traitement de surface classique (sodium dans ammoniac liquide) était sensiblement similaire (265N au lieu de 280N pour la résine témoin dans un test de cisaillement). Il est à noter que le frettage et le collet préformé de l'ébauche peuvent être constitués d'une résine époxyde durcissant à basse température telle que définie ci-dessus ou une résine époxyde classique durcissant à haute température. La surface de l'élément de tuyauterie intérieur peut être avantageusement traitée en vue d'améliorer son adhérence au frettage de résine, par exemple par du sodium dissous dans de l'ammoniac liquide. Par le terme "polytétrafluoroéthylène" on désigne dans 1 invention aussi bien l'homopolymère de tétrafluoroéthylène que les copolymères de ce dernier avec une petite quantité de comonomères fluorés. La description qui va suivre faite en se référant aux dessins fera bien comprendre l'invention. La figure 1 est une vue schématique en coupe, axiale longitudinale d'un élément de canalisation selon l'art antérieur. Les figures 2A à 2F sont des vues schématiques illustrant le procédé de l'invention pour la réalisation in situ d'un élément du genre de celui de la figure 1 à partir d'une ébauche. L'élément de canalisation, illustré par la figure 1, est constitué d'une tuyauterie intérieure 1 en polytétrafluoroéthylène (PTFE), un frettage extérieur 2, en résine époxyde armée de fibres de verre, adhérant à la tuyauterie 1, et des collets 3 surmoulés en résine époxyde thermodurcie armée de fibres de verre, prévus au voisinage des extrémités de l'élément. La tuyauterie 1 est rabattue sur les faces verticales des collets pour former portées de joint 4. L'assemblage de cet élément avec les éléments adjacents peut s'effectuer par l'intermédiaire de brides tournantes, telles que 5, enfilées sur l'élément et prenant appui sur les collets ou de brides fixes, telles que 6, solidaires ou confondues avec les collets. Sur la figure 1, on a représenté, à des fins d'illustration, d'un côté une bride tournante et de l'autre une bride fixe, mais il va de soi qu'on pourrait prévoir des brides de même type aux deux extrémités. Les éléments de l'invention se distinguent des éléments connus en ce qu'au moins un des collets est réalisé en résine époxyde thermodurcie, durcissant à une température d'au plus 100"C et ayant les propriétés susdéfinies. Bien entendu, il est aussi possible de réaliser aussi l'autre collet et/ou le frettage à l'aide d'une telle résine époxyde durcissant à température relativement basse. Les figures 2A à 2F illustrent les différentes étapes du procédé de l'invention pour la réalisation in situ d'un élément de tuyauterie selon l'invention à partir d'une ébauche. Sur ces figures, on n' a représenté que le côté de l'élément à terminer, pour des raisons de facilité de représentation. Sur la figure 2A on voit une ébauche d'élément de tuyauterie dont la partie fine a été réalisée en usine. Cette ébauche comporte une tuyauterie 1 en PTFE partiellement revêtue d'un frettage adhérent 2 en résine époxy thermodurcie armée, une portion terminale 10 de la tuyauterie étant à nu, c'est-à-dire exempte de frettage. La figure 2B est identique à la figure 2 si ce n'est que la portion terminale 10 a été coupée à une longueur appropriée au besoin. Ceci étant fait, on met en place un moule 11, par exemple en deux parties, autour de ladite portion inachevée de façon que la cavité du moule, dont la forme correspond à celle du collet à surmouler, soit à cheval sur le frettage 2 et la partie terminale 10, tout en laissant subsister sans surmoulage l'extrémité de cette partie terminale 10, comme illustré par la figure 2C. Ensuite, on remplit le moule de résine époxy durcissant à basse température et on chauffe le tout à l'aide d'une enveloppe chauffante électrique 12 amovible, comme l'illustre la figure 2D, à une température et pendant une durée appropriées. Après durcissement, on enlève l'enveloppe chauffante, puis le moule. La figure 2E montre le collet 3 surmoulé obtenu. Finalement, on rabat progressivement sur le collet venant d'être moulé la partie de la tuyauterie en PTFE qui saille de ce collet, par exemple en évasant progressivement ladite partie saillante à l'aide d'une série de cônes chauffants dont l'angle au sommet va croissant, jusqu'à ce que ladite partie soit rabattue à la verticale, en appui contre le collet, et puisse ainsi former portée de joint, en vue de l'assemblage d'éléments pour former une tuyauterie. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et que l'on pourrait le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Un élément de tuyauterie, tel qu'une canalisation, coude ou raccord, comprenant une tuyauterie intérieure en polytétrafluoroéthylène, un frettage extérieur en résine époxyde thermodurcie, armée de fibres renforçantes, adhérant à la tuyauterie intérieure, et des collets surmoulés en résine époxyde thermodurcie, armée de fibres renforçantes, prévus aux extrémités de l'élément de tuyauterie, la tuyauterie intérieure étant rabattue sur les faces extrêmes des collets pour former portées de joint, caractérisé en ce qu'au moins l'un des collets est constitué d'une résine époxyde thermodurcie obtenue à partir d'une composition de résine époxyde pouvant être thermodurcie à une température n'excédant pas 100 C, et ayant une dureté Shore D d'au moins 80, un retrait linéaire à la réticulation inférieur à 1S, un coefficient de dilatation thermique compris entre 500 x 10-7/K et 1000 x 10-7/K, une résistance à la rupture à 25"C d'au moins 150 MPa, et une température de transition vitreuse d'au moins 1200C. 2. Un élément selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit collet est constitué d'une résine époxyde thermodurcie obtenue à partir d'une composition de résine époxyde pouvant être thermodurcie à une température n'excédant pas 700C. 3. Un élément selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résine époxyde thermodurcie est obtenue à partir d'une composition de résine époxyde comprenant de l'éther diglycidylique de bisphénol F et un durcisseur polyamine aliphatique. 4. Un élément selon la revendication 2, caractérisé en ce que le durcisseur est de la triéthylènetétramine. 5. Un procédé de fabrication in situ d'un élément de tuyauterie qui comprend les étapes consistant à a) ajuster une ébauche d'élément de tuyauterie constituée d'une tuyauterie intérieure en polytétrafluoroéthylène et d'un frettage extérieur en résine époxyde thermodurcie armée de fibres renforçantes adhérant à la tuyauterie intérieure, une extrémité de l'ébauche étant pourvue d'un collet surmoulé en résine époxyde thermodurcie armée de fibres renforçantes et l'autre extrémité étant dépourvue de collet et comportant un tronçon terminal de tuyauterie intérieure en polytétrafluoroéthylène à nu, à la longueur appropriée par coupe d'une portion du tronçon terminal b) mise en place autour de l'ébauche, à cheval sur le frettage et le tronçon terminal dénudé, d'un moule démontable dont la forme interne correspond à celle d'un collet en prévoyant de laisser à nu une partie extrême dudit tronçon terminal c) remplissage de ce moule avec une résine époxyde pouvant être thermodurcie à une température n'excédant pas 100"C en donnant une résine thermodurcie ayant une dureté Shore D d'au moins 80, un retrait linéaire à la réticulation inférieur à 1%, un coefficient de dilatation thermique compris entre 500 x 10-7/K et 1000 x 10-7/K, une résistance à la rupture à 25"C d'au moins 150 MPa, et une température de transition vitreuse d'au moins 1200C d) chauffage du moule à une température n' excédant pas 100"C et pendant un temps suffisant pour durcir la résine e) enlèvement du moule démontable, f) rabattement à chaud de ladite partie extrême dudit tronçon terminal, laissée à nu, sur le collet venant d'être moulé afin de la conformer en une portée de joint. 6. Un procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit collet est constitué d'une résine époxyde thermodurcie obtenue à partir d'une composition de résine époxyde pouvant être thermodurcie à une température n'excédant pas 70"C. 7. Un procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la résine époxyde thermodurcie est obtenue à partir d'une composition de résine époxyde comprenant de l'éther diglycidylique de bisphénol F et un durcisseur polyamine aliphatique. 8. Un procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le durcisseur est de la triéthylènetétramine.