Brevet FR2850117A1 — publié le 20040723

i RUBAN DE RENFORCEMENT. Domaine technique L'invention se rattache au domaine des textiles techniques, et plus précisément à celui des textiles utilisés pour former des armatures de renforcement, De tels textiles se présentent donc sous forme de rubans qui peuvent être enroulés sur une structure mécanique à renforcer. A titre d'exemple, on peut citer les renforcements des conduites utilisées dans le domaine du transport des fluides sous 10 pressions. Ces conduites sont soumises à des contraintes de poids et de pression, voire de température, particulièrement élevées, ce qui nécessite qu'elles présentent des capacités de résistance mécanique particulièrement performantes. L'invention vise à améliorer les performances de résistance à l'éclatement de 15 telles conduites. Techniques antérieures De façon générale, dans toutes conduites utilisées pour des applications assurant le transport de gaz ou fluides sous pression, on confère une résistance à 20 l'éclatement en assurant l'enrubannage d'une conduite réalisée en matériau polymérique, avec un ruban de textile de haute performance enroulé en hélice. D'une manière générale, les rubans utilisés sont réalisés à base de fils de haute ténacité, tels que les fils d'aramide, les fils de verre ou les fibres de carbone, mais également les fils de polyester, de polyéthylène ou de polyamide. Ces rubans 25 textiles sont généralement des rubans unidirectionnels chaîne, et ils sont obtenus par tissage avec des fils de trame de très faible titre, afin de limiter l'embuvage. Ces rubans sont ensuite disposés sur la conduite initiale par un système de mise en place qui assure la réalisation de spires jointives. Plusieurs couches 30 peuvent être nécessaires pour assurer un renfort optimal. Or, on constate fréquemment que la précision de ces machines de mise en place, n'est pas suffisante pour assurer la mise en place exactement jointive des différents tours de ruban. Il peut ainsi arriver que l'espace séparant le ruban d'une largeur de l'ordre de la dizaine de centimètres, atteigne plusieurs millimètres. L'existence de cet intervalle permet à la conduite enrubannée de se déformer par fluage sous l'effet de hautes pressions, et de générer donc une hernie au sein de l'enrubannage. Cette 5 hernie constitue bien évidemment un point de faiblesse, notamment par cisaillement, sur lequel se concentrent de très fortes contraintes mécaniques qui peuvent aboutir à l'éclatement de la conduite. A l'inverse, il peut arriver que, du fait de la faible précision des machines de 10 mise en place du ruban, deux tours successifs de ruban se recouvrent légèrement, formant donc une surépaisseur localisée. Cette surépaisseur est ensuite accentuée par l'enroulement des couches supplémentaires, et forme donc un point de fragilisation de la conduite. Des phénomènes de glissement relatif entre couches sont également la source de fragilisation. Un objectif de l'invention est de permettre la réalisation d'un enrubannage qui possède une excellente résistance à l'éclatement, malgré l'utilisation de machines de mise en place d'une précision limitée. Exposé de l'invention L'invention concerne donc un ruban qui est destiné à être enrubanné sur une structure mécanique à renforcer. Un tel ruban est réalisé par tissage de fils de chaîme de haute ténacité, tels que les fils de verre, d'aramide ou de carbone, ou d'autres matières synthétiques telles que le polyester, le polyamide, ou le 25 polyéthylène haute densité. Conformément à l'invention, ce ruban se caractérise en ce qu'il présente une zone centrale bordée de deux zones latérales, dont l'épaisseur est moindre que l'épaisseur de la zone centrale. Autrement dit, le ruban présente des bordures 30 latérales qui sont plus fines que la zone centrale, ce qui autorise un léger recouvrement du ruban enroulé, sans générer de surépaisseur, ou au moins en limitant cette éventuelle surépaisseur. De la sorte, lors de l'enrubannage, la machine mise en place peut être réglée pour provoquer ce léger recouvrement qui permet d'empêcher la formation de hernies, dont on a vu précédemment les conséquences préjudiciables en terme de 5 résistance à l'éclatement. Ce léger recouvrement se produit sans forte surépaisseur, dont on a également vu précédemment qu'elle constituait un inconvénient des rubans de renforcement existant qui présentent une épaisseur constante sur toute leur largeur. En pratique, les fils présents dans les zones latérales peuvent être de titre inférieur à ceux présents dans la zone centrale, ou plus généralement présenter une épaisseur moindre que les fils employés pour former la zone centrale. Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut utiliser dans ces 15 zones latérales, des fils qui possèdent une capacité d'allongement sous traction qui est supérieure à celle des fils de la zone centrale. De la sorte, les bordures du ruban peuvent légèrement se déformer dans les zones de recouvrement, et donc répartir les contraintes mécaniques dans ces zones particulières. Dans certaines formes de réalisation, on peut utiliser dans la zone centrale des fils tordus, alors que les fils présents dans les zones de bordure sont sans torsion, ou avec une torsion très faible, de manière à optimiser les allongements relatifs entre les zones latérales et la zone centrale. Avantageusement, en pratique, on peut utiliser comme fils de trame, des fils comportant au moins une fraction thermoplastique, permettant d'assurer un léger collage des fils de chaîne, et donc un maintien de l'ensemble lorsque le ruban a subi une opération de chauffage. En pratique, les largeurs de chaque zone latérale représentent de 2 à 20 % environ de la largeur totale du ruban. Dans une forme particulière de réalisation, on peut mettre en place sur une des faces du ruban, un film en matière thermoplastique qui permet d'assurer la protection du ruban vis-à-vis des autres couches, ainsi que la protection des fibres vis-à-vis des rayons ultra-violets, notamment dans le cas o les fils utilisés sont à base d'aramide. Description sommaire des filzures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation donné à titre d'exemple, à 10 l'appui de l'unique figure annexée, qui est une vue en perspective sommaire schématique d'un ruban conforme à l'invention. Manière de réaliser l'invention Le ruban unidirectionnel chaîne (1) décrit à la figure 1, présente une zone 15 centrale (2), et deux zones latérales (3,4) formant les bordures du ruban. Les différents fils de chaîne (5,6,7) sont tissés avec des fils de trame (8). En pratique, dans la forme illustrée, la zone centrale (2) présente une largeur comprise entre 10 et 200 mm, tandis que les zones latérales (3,4) présentent 20 une largeur de l'ordre de 3 à 10 millimètres environ. L'épaisseur des fils de chaîme (5) de la zone centrale est relativement importante, de l'ordre de 0,8 à 1 mm, tandis que les fils de chaîne (6,7) présents dans les zones latérales (3,4), présentent une épaisseur de l'ordre de 0,3 à 0,5 mm. 25 On a obtenu de bons résultats en utilisant comme fils de chaîne (5) dans la zone centrale, des fils à base d'aramide. Les fils de chaîne (5) peuvent être des fils multi-filaments avec torsion ou non, ou des fils retors, d'un titre allant de 330 à 680 tex, et par exemple avec une torsion de 60 tours, et préférentiellement avec une 30 alternance de fils tordus dans le sens Z et dans le sens S. Cette utilisation des deux sens de torsion permet de conserver la planéité du ruban, et d'éviter les phénomènes de vrillage. Les fils de chaîne (6,7) utilisés dans les zones latérales (3,4) peuvent être des fils continus ou des fils obtenus à partir de filés de fibres, de manière à posséder un allongement supérieur aux fils de la zone centrale. Les mêmes fils d'aramide, mais également des fils de verre ou de carbone, peuvent être employés. Dans ce tissage de ruban de haut module, en trame, les fils utilisés peuvent par exemple être des fils de polyester enduits d'un matériau thermoplastique, de manière à posséder un titre de l'ordre de 40 tex, ou bien encore des fils de verre 10 enduit à base de matériau thermoplastique. Ces fils possèdent alors un titre de l'ordre de 20 à 70 tex, et sont sans torsion. Bien entendu, des combinaisons de divers fils peuvent être employés tant en chaîne qu'en trame, en fonction des applications souhaitées. Il ressort de ce qui précède que le ruban conforme à l'invention peut être enrubanné en générant des zones de recouvrement qui assurent une continuité du renforcement sur toute la surface recouverte. Ces zones de recouvrement ne génèrent toutefois pas de surépaisseur ou de zones formant des points de fragilité, comme c'est le cas avec des rubans de l'art antérieur. Le recouvrement des zones 20 latérales autorise l'emploi de moyen de pose moins complexes et plus rapides que ceux utilisés à ce jour, avec donc des gains en termes de cot de fabrication. Ce ruban peut être utilisé dans de très nombreuses applications, dans lesquelles il est soit utilisé en tant que tel, soit encore imprégné d'une résine 25 thermodurcissable. Il peut ainsi être employé dans la fabrication de conduites, tuyaux, et autres pièces de révolution, mais également dans le renforcement d'ouvrages d'art existant, telles que des piles de pont. REVENDICATIONS 1/ Ruban (1) destiné à être enrubanné sur une structure mécanique à 5 renforcer, réalisé par tissage de fils de chaîne (5) de haute ténacité, tels que fils de verre, d'aramide ou de carbone, polyester, polyéthylène, polyamide ou autre, caractérisé en ce qu'il présente une zone centrale (2) bordée de deux zones latérales (3,4), dont l'épaisseur est moindre que celle de la zone centrale. 2/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils (6,7) présents dans les zones latérales (3,4), sont de titre inférieur à ceux présents dans la zone centrale (2). 3/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils (6,7) 15 présents dans les zones latérales (3,4) présentent une épaisseur moindre que ceux présents dans la zone centrale (2). 4/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils (6,7) présents dans les zones latérales (3,4) possèdent une capacité d'allongement sous 20 traction supérieure à celle des fils de la zone centrale (2). 5/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils (5) de la zone centrale sont tordus, les fils (6,7) présents dans les zones latérales étant sans torsion. 6/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de trame (8) comportent au moins une fraction thermoplastique. 7/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les largeurs de 30 chaque zone latérale représentent de 2 à 20 % de la largeur du ruban. 8/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins une des faces du ruban comporte un film de protection en matière thermoplastique. 9/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est employé en association avec une résine thermodurcissable.