Brevet FR2882806A1 — publié le 20060908

La présente invention porte sur un procédé d'élaboration de bouteilles composites pour le conditionnement d'acétylène dissout. Les bouteilles d'acétylène dissout sont utilisées en association avec des bouteilles d'oxygène pour alimenter des chalumeaux de soudage, coupage ou analogues, en particulier sur les chantiers ou lors de travaux de maintenance ou réparation, car la flamme oxyacétylénique présente une indépendance énergétique et une polyvalence dans les applications de travail des métaux. Toutefois, l'application de l'acétylène à des tâches nomades sur les chantiers, dans les bâtiments et les usines ou similaires, derneure gênée par la masse des bouteilles. En effet, les bouteilles d'acétylène restent d'un rapport gaz / emballage très faible, c'est à dire de l'ordre de 10%, car bien que ce gaz soit généralement conditionné à des pressions modestes de l'ordre de 15 bars, la réglementation prévoir l'usage de bouteilles dimensionnées pour supporter une pression de 60 bars et garnies d'une masse poreuse destinée à prévenir les risques de décomposition de l'acétylène. De plus, pour des raisons de capacité, l'acétylène est généralement conditionné en solution dans de l'acétone, ce qui augmente encore la masse des bouteilles. Actuellement, les contraintes, à savoir pression d'épreuve et garnissage de masse poreuse, qui s'appliquent aux bouteilles d'acétylène semblent incontournables. En outre, l'usage d'un solvant n'est pas obligatoire mais dans la mesure où il augmente la capacité de stockage des bouteilles, il demeure un avantage important. La réduction de masse des bouteilles d'acétylène est donc un problème important au plan industriel. Une solution pour disposer d'un ensemble oxyacétylénique plus facilement portable consiste à le choisir plus petit, mais un tel choix limite les possibilités en autonomie et en puissance de l'ensemble. Une autre solution consiste à réduire la masse d'une enveloppe soumise à pression, en choisissant un matériau plus résistant pour une même masse mise en oeuvre comme un acier à haute limite élastique ou de construire un ensemble composite partageant les fonctions de contenance du produit et de résistance à la pression entre des matériaux. Cependant l'utilisation d'acier à haute limite élastique est une évolution évidente en principe mais en pratique, les bouteilles ne sont pas uniquement dimensionnées pour résister aux contraintes résultant de la pression mais aussi pour résister à la corrosion et à la fatigue et plus pénalisant des épaisseurs minimales sont imposées par certaines réglementations, ce qui conduit au final à minimiser les gains potentiellement escomptés. Par ailleurs, l'utilisation d'une bouteille composite, outre le fait de conduire à une augmentation de coût du fait d'une élaboration plus complexe et de quantités produites plus faibles, rencontre un obstacle technique qui est le garnissage en masse poreuse. En effet, cette opération exige l'exposition de la bouteille à des températures incompatibles avec les matériaux composites courants. Typiquement, la synthèse hydrothermale de la masse poreuse se fait à une température de l'ordre de 200 C et le séchage à des températures de l'ordre de 350 C à 400 C. Ces températures rendent d'ailleurs aussi critique l'usage de certains matériaux légers comme les alliages d'aluminium à haute résistance. De là, le problème qui se pose est de pouvoir fabriquer une bouteille de conditionnement d'acétylène qui soit de poids réduit et qui rie présente pas les inconvénients susmentionnés, et donc aussi de proposer une telle bouteille améliorée. La solution de l'invention est un procédé de fabrication d'un récipient de conditionnement de gaz comprenant une enveloppe étanche contenant une masse poreuse dans lequel on procède selon les étapes successives suivantes: a) introduire dans une enveloppe étanche formant le corps du récipient, une masse poreuse crue, b) transformer la masse poreuse crue en masse poreuse par chauffage à une température supérieure à 150 C du récipient contenant ladite masse poreuse crue issue de l'étape a), c) appliquer un renfort de fibres autour de la périphérie externe de l'enveloppe étanche issue de l'étape b). Selon le cas, le procédé de l'invention est caractérisé en ce que l'enveloppe étanche a une forme générale cylindrique allongée. - l'enveloppe étanche est constituée d'un matériau apte à résister à une pression d'au moins 10 bars, de préférence d'au moins 15 bars, et à une température d'au moins 250 C. - l'enveloppe étanche comprend une partie de corps cylindrique et une partie de tête en forme d'ogive portant un orifice communiquant avec l'intérieur de l'enveloppe - à l'étape b), la transformation de la masse poreuse crue en masse poreuse se fait par: i) synthèse hydrothermale à une température supérieure à 150 C, de préférence supérieure ou égale à 200 C, ii) séchage à une température comprise entre 250 et 450 C, de préférence entre 350 et 400 C - à l'étape c), le renfort de fibre est appliqué par bobinage de fibres imprégnées sur au moins une partie de la partie de corps cylindrique de l'enveloppe, - à l'étape c), le renfort de fibres est appliqué sur la partie de corps cylindrique et la partie en ogive, l'enveloppe (1) étanche est en un matériau choisi parmi les aciers non alliés ou faiblement alliés. L'invention porte aussi sur un récipient de conditionnement susceptible d'être obtenu par le procédé ci-dessus, formé d'une enveloppe étanche de forme générale cylindrique contenant une masse poreuse et recouvert sur tout ou partie de sa surface externe de fibres, de préférence le récipient est une bouteille de gaz., et l'utilisation d'un tel récipient pour conditionner de l'acétylène. Les bouteilles composites de l'invention sont constituées d'un liner ou enveloppe intérieure étanche, et d'un renfort bobiné soit sur l'ensemble du liner, soit sur la seule partie cylindrique de celui-ci. Le mode d'élaboration des bouteilles composites peut se résumer en fabrication du liner, bobinage et durcissement du renfort, puis finitions et contrôle. Le renfort peut être constitué de différentes couches de natures différentes comme par exemple de fibres de carbone imprégnées pour la tenue en pression et de fibres de verre pour la résistance à l'abrasion, aux chocs et à la perforation. La solution proposée ici et illustrée par les exemples donnés ci-après consiste à réaliser des bouteilles composites constituées d'un liner compatible avec les conditions de pression, par exemple 10 à 15 bars, et la température qu'implique la synthèse hydrothermale et le séchage de la masse poreuse, d'une masse poreuse constituée à l'intérieur du liner, avant pose du renfort permettant à l'ensemble de résister finalement à la pression d'épreuve réglementaire de 60 bars. La solution proposée est illustrée par les figures ci-annexées. La figure 1 illustre la réalisation d'une bouteille 1 composite dont seul le corps 5 cylindrique est renforcé, c'est à dire frettée. Après réalisation d'un liner 5 (étape A) selon une technique classique, par exemple par forgeage, par filage ou par repoussement de métal, celui-ci est rempli de masse poreuse 2 crue sous forme de pâte (étape B). Puis, la bouteille 1 est équipée d'une soupape 10, étuvée (étape C) pour la réaction de synthèse hydrothermale. La bouteille garnie 1 de sa masse poreuse 3 est ensuite séchée. A l'étape D, la bouteille 1 garnie et séchée reçoit le renfort 4 de fibres imprégnées capable de lui donner sa résistance finale. Comme indiqué plus haut, seule la surface du corps cylindrique 8 reçoit le renfort 4 alors que l'ogive 9 dont l'épaisseur,est dimensionnée pour résister sans besoin de renfort 4 n'en reçoit pas. Une peinture et une couche 5 de protection tel un film thermo-rétractable, peuvent venir compléter (étape E) la réalisation de la bouteille qui est alors prête à recevoir son équipement par exemple un robinet 6 ou un robinet détendeur intégré, et un chapeau 7 de protection. Un soin particulier est apporté à ne pas introduire d'eau dans la bouteille après séchage de la masse poreuse. Ainsi des contrôles hydrauliques sont réalisés avant garnissage et un bouchon de protection ou analogue est préférablement disposé dans l'orifice de la bouteille 1 après séchage, en particulier si le processus industriel nécessite des lavages ou des contrôles sous fluide comme des contrôles par ultra-sons. La figure 2 présente le même principe de fabrication appliqué à une bouteille 1 complètement bobinée. Alors que le procédé classique de fabrication prévoit le bobinage du renfort 4 directement sur le liner, sur la Figure 2, le liner est d'abord garni et séché (étapes B + C) avant de recevoir son renfort 4 (étape D) qui de ce fait échappe aux opérations conduites à haute température. La bouteille obtenue peut (étape F) recevoir une finition telle un vernis ou une peinture avant d'être équipée de tous les accessoires nécessaires à son utilisation. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un récipient de conditionnement de gaz comprenant une enveloppe étanche (1) contenant une masse poreuse (2), dans lequel on procède selon les étapes successives suivantes: a) introduire dans une enveloppe étanche (1), formant le corps du récipient, une masse poreuse (2) crue, b) transformer la masse poreuse crue (2) en masse poreuse (3) par chauffage à une température supérieure à 150 C du récipient (1) contenant ladite masse poreuse (2) crue issue de l'étape a), c) appliquer un renfort de fibres (4) autour de la périphérie externe de l'enveloppe étanche (1) issue de l'étape b). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe étanche (1) a une forme générale cylindrique allongée. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe étanche (1) est constituée d'un matériau apte à résister à une pression d'au moins 10 bars, de préférence d'au moins 15 bars, et à une température d'au moins 250 C. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enveloppe étanche (1) comprend une partie de corps cylindrique (8) et une partie de tête en forme d'ogive (9) portant un orifice communiquant avec l'intérieur de l'enveloppe (1). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'étape b), la transformation de la masse poreuse crue (2) en masse poreuse (3) se fait par: i) synthèse hydrothermale à une température supérieure à 150 C, de préférence supérieure ou égale à 200 C, ii) séchage à une température comprise entre 250 et 450 C, de préférence entre 350 et 400 C. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'à l'étape c), le renfort de fibre (4) est appliqué par bobinage de fibres imprégnées sur au moins une partie de la partie de corps (5) cylindrique de l'enveloppe (1). 7. Procédé selon les revendications 1 à 4 ou 6, caractérisé en ce qu'à l'étape c), le renfort de fibres (4) est appliqué sur la partie de corps cylindrique (8) et la partie en ogive (9). 8. Procédé selon les revendications 1 à 4, 6 ou 7, caractérisé en ce que l'enveloppe (1) étanche est en un matériau choisi parmi les aciers non alliés ou faiblement alliés. 9. Récipient de conditionnement susceptible d'être obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 8 formé d'une enveloppe étanche (1) de forme générale cylindrique (8) contenant une masse poreuse (3) et recouvert sur tout ou partie de sa surface externe de fibres (4), de préférence le récipient est une bouteille de gaz. 10. Utilisation d'un récipient selon la revendication 9 pour conditionner de l'acétylène.