Brevet FR2711090A1 — publié le 19950421

La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication de tubes en résine fluorée, notamment en polytétrafluoroéthylène (PTFE), incorporant des fibres. On connaît par FR-A-2.218.987 un procédé de fabrication de tubes en résine fluorée consistant à enrouler sur un mandrin un ruban de résine fluorée, notamment de PTFE cru, obtenu notamment par extrusion lubrifiée et calandrage, l'enroulement du ruban étant effectué selon une pluralité de couches, à porter le ruban ainsi enroulé sur le mandrin à une température supérieure a la température de gélification de la résine fluorée pendant un temps suffisant pour provoquer la gélification, à refroidir le tube et le mandrin, et à extraire le mandrin situé à l'intérieur du tube. I1 a déjà été envisagé d'incorporer aux tubes obtenus par ce procédé, des conducteurs électriques, ou des structures de renfort destinées à augmenter leur résistance mécanique. Les structures de renfort et les conducteurs électriques sont avantageusement constitués par des fibres, notamment des fibres de verre, de carbone, ou des fibres aramides telles que le KEVLAR ou analogues. Ces fibres sont généralement enroulées en couronnes, en hélices ou croisées, entre deux enroulements de couches de ruban en résine fluorée, réalisés sur le mandrin. On obtient ainsi un tube en résine fluorée incorporant des fibres dans l'épaisseur de sa paroi. Cependant, les fibres ne sont pas intimement liées à la masse de résine fluorée, ce qui constitue un inconvénient sur le plan de la résistance mécanique et chimique du tube. Des tubes en résine fluorée incorporant des fibres ont été soumis au test d'épreuve préconisé par la norme ASTM F.423 "Standard Specification for PTFE Plastic-lined Ferrous Metal Pipes, Fittings and Flanges" publiée en septembre 1982. Ce test a fait apparaître la présence de nombreux interstices ou cloques à l'intérieur de la paroi du tube. La présence des fibres à l'intérieur de la masse de résine fluorée entraine l'apparition d'interstices entre les enroulements de couches de ruban de résine fluorée, ce qui favorise les phénomènes de diffusion, à travers la paroi du tube, des produits chimiques circulant à l'intérieur de celui-ci. La présente invention a donc pour but de proposer un procédé pour la fabrication de tubes en résine fluorée, notamment en PTFE, incorporant des fibres, tout en conservant une bonne résistance mécanique et chimique. La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de tubes en résine fluorée, notamment en polytétrafluoroéthylène (PTFE), selon lequel on réalise sur un mandrin un premier enroulement de couches de ruban en résine fluorée, notamment de PTFE cru, obtenu de préférence par extrusion lubrifiée et calandrage, on met en place sur ledit premier enroulement un réseau de fibres, on réalise sur le réseau de fibres un second enroulement de couches de ruban en résine fluorée, on porte le ruban ainsi enroulé sur le mandrin à une température supérieure à la température de gélification de la résine fluorée pendant un temps suffisant pour provoquer la gélification, on refroidit le tube et le mandrin, et l'on extrait le mandrin situé à l'intérieur du tube, caractérisé en ce que, préalablement à la réalisation du second enroulement, on enduit le réseau de fibres d'une dispersion aqueuse de résine fluorée pour former un composite à fibres à matrice fluorée, et l'on procède au séchage du composite, de préférence à l'air chaud. La mise en place de ce composite permet de souder, pendant l'étape de frittage du tube, le réseau de fibres à la masse de résine fluorée. Du fait de l'imprégnation de la dispersion aqueuse de résine fluorée dans les fibres, le tube obtenu par ce procédé est constitué d'une masse compacte de résine fluorée et de fibres. La matrice fluorée du composite est avantageusement constituée d'une dispersion aqueuse de résine fluorée non coagulée, telle que du PTFE, du perfluoroalkyle (PFA) ou du PTFE dopé au PFA, la teneur en résine fluorée de la dispersion étant avantageusement comprise entre 40 et 60 % en poids. L'enduction des fibres peut s'effectuer notamment au pinceau, par trempe ou par pulvérisation. On va maintenant décrire deux exemples de réalisation de tubes selon l'invention. EXEMPLE 1 On réalise un ruban de PTFE dopé au PFA (matériau selon référence 62 N de DU PONT DE NEMOURS), par extrusion lubrifiée et calandrage à une épaisseur de 0,1 mm, et on le découpe à une largeur de 30 mm. On réalise un premier enroulement du ruban sur un mandrin ayant un diamètre de 25 mm jusqu'a l'obtention d'une épaisseur de l'ordre de 3 mm. Après avoir procédé à ce premier enroulement épais, on met en place un réseau de fibres de verre ayant une forte résistance mécanique. On enduit ensuite les fibres de verre d'une dispersion aqueuse de PFA à 50 % en poids jusqu'à l'imprégnation totale des fibres. Après avoir procédé au séchage à l'air chaud de la dispersion aqueuse pendant un temps de 30 mm environ, on réalise un second enroulement du même ruban jusqu'à obtenir une épaisseur du second enroulement de 0,5 mm. On procède enfin au chauffage du tube à une température de 370'C pendant un temps de 2 heures environ et à l'extraction du mandrin, et l'on obtient un tube apte à résister à de hautes pressions, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des renforts supplémentaires. De tels tubes peuvent être utilisés en hydraulique comme en électrotechnique, notamment dans des montages dans lesquels les extrémités du tube sont soumises à une forte différence de potentiel, par exemple dans les circuits de refroidissement des machines tournantes de forte puissance. EXEMPLE 2 On réalise un premier enroulement de ruban en PTFE cru, obtenu par extrusion lubrifiée et calandrage à une épaisseur de 0,1 mm et coupé à une largeur de 60 mm, sur un mandrin ayant un diamètre de 80 mm, jusqu'à une épaisseur de 3 dizièmes de millimètre. On met en place un réseau de fibres de carbone à faible résistivité électrique, plusieurs fibres étant placées en parallèle de manière à réaliser un enroulement à pas multiple. On imprègne ensuite les fibres d'une dispersion aqueuse de PTFE à 50 % en poids. Après avoir procédé au séchage de la dispersion aqueuse pendant un temps de 30 minutes environ, on réalise un second enroulement du même ruban sur une épaisseur de 3 mm. Après chauffage du tube à une température de 370'C pendant un temps de 2 heures environ et extraction du mandrin, on obtient un tube dont la paroi est apte à être chauffee par effet Joule. Ce tube peut être équipé de connexions électriques, serties au niveau de la couche de fibres de carbone. I1 est possible d'élever la température du fluide circulant dans ce tube, en mettant sous tension électrique les connexions électriques. La puissance dissipée dans le tube peut être de l'ordre de plusieurs dizaines 2 de Watts par cm , ce qui représente une puissance supérieure à celle dissipée par les thermoplongeurs connus. Le carbone comme le PTFE présentant une excellente inertie chimique, ce type de tube peut être utilisé dans des applications chimiques ou alimentaires. Bien entendu, la réalisation d'un tube en résine fluorée comportant une pluralité de couches de fibres intercalées avec des enroulements de ruban en PTFE ne sort pas du cadre de la présente invention. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses variantes et modifications sans pour autant sortir ni de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS 1.Procédé de fabrication de tubes en résine fluorée, notamment en polytétrafluoroéthylène (PTFE), selon lequel on réalise sur un mandrin un premier enroulement de couches de ruban en résine fluorée, notamment de PTFE cru, obtenu de préférence par extrusion lubrifiée et calandrage, on met en place sur ledit premier enroulement un réseau de fibres, on réalise sur le réseau de fibres un second enroulement de couches de ruban en résine fluorée, on porte le ruban ainsi enroulé sur le mandrin à une température supérieure à la température de gélification de la résine fluorée pendant un temps suffisant pour provoquer la gélification, on refroidit le tube et le mandrin, et l'on extrait le mandrin situé à l'intérieur du tube, caractérisé en ce que, préalablement à la réalisation du second enroulement, on enduit le réseau de fibres d'une dispersion aqueuse de résine fluorée pour former un composite à fibres à matrice fluorée, et on procède au séchage du composite, de préférence à l'air chaud. 2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dispersion aqueuse de résine fluorée comprend une résine fluorée non coagulée, telle que du PTFE, du perfluoroalkyle (PFA) ou du PTFE dopé au PFA, la teneur en résine fluorée de la dispersion aqueuse étant comprise de préférence entre 40 et 60 % en poids. 3. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enduction des fibres s'effectue au pinceau, par trempe ou par pulvérisation. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on met en place une pluralité de couches de fibres intercalées avec des enroulements de ruban en résine fluorée.