Brevet FR2911079A1 — publié le 20080711

Domaine technique de l'invention L'invention concerne le démoulage de formes complexes par procédés en cire perdue, notamment de baudruches de restructuration. Art antérieur De nombreuses méthodes de démoulage de formes complexes sont connues. On peut citer notamment : - l'utilisation de lubrifiant dans le moule pour le démoulage de formes simples de membrane, - l'utilisation d'un moule constitué de plusieurs pièces démontables entre elles, coûteux en réalisation. Les procédés de moulage/démoulage pour des éléments complexes par cire perdue sont connus (WO 9115319 Al). On connaît également des procédés de moulage/démoulage en cire perdue autour d'un noyau central (GB710334). Dans la suite de la description, on entend par "restructuration d'une surface" soit : - l'ultra lissage d'une surface ; - la structuration d'une surface : les surfaces structurées conventionnelles se présentent sous la forme de rainures alignées dans la direction de l'écoulement. Elles ont la propriété, entre autres, de réduire la traînée aérodynamique le long d'une paroi. Cette propriété résulte d'une atténuation, dans la direction transverse à l'écoulement, des fluctuations de vitesse et, par conséquent, de la composante correspondante de la turbulence. Les surfaces structurées peuvent être bidimensionnelles ou tridimensionnelles. Les structures bidimensionnelles présentent une hauteur constante dans la direction de l'écoulement, leurs dimensions variant seulement dans la direction transversale. Les structures bidimensionnelles de l'art antérieur (usuellement appelées "riblets" , de l'anglais "riblet" : "petite nervure") peuvent présenter des formes a - triangulaire, b - semi circulaire, c - trapézoïdale et d -lame de couteau. Les surfaces tridimensionnelles peuvent être représentées par exemple, par des segments de disques dans la direction de l'écoulement (Bechert, 1987), des formes obéissant à une distribution fractale (US 4 650 138 et US 4 759 516) ou des structures en chevron (EP 0 543 647 Al). On entend par "baudruche de restructuration" un ballon (une enceinte fermée) ou une membrane (une enceinte ouverte), élastiques, augmentant de volume sous l'effet de la pression et pouvant épouser la forme de l'objet à restructurer. On entend par "cire perdue" tout matériau thermofusible pouvant se liquéfier, se solidifier, s'usiner et se reliquéfier. L'objectif de la restructuration de surface est de modifier l'état de surface, pour obtenir : - soit des surfaces ultra lisses ; - soit des surfaces structurées. La modification de l'état de surface perrnet une réduction des pertes de charges, avantageuse dans le cas de revêtements internes de tubes constituant une conduite de gaz ou de liquide. L'ultralissage permet par ailleurs de réduire le coefficient de friction, le dépôt des sels et des paraffines dans les tubes de production, le nombre des interstices et des trous résultant d'un dépôt de matière avec une épaisseur de matière insuffisante. Pour l'exposé des mécanismes de restructuration d'un tube au moyen d'une baudruche, on pourra se reporter au brevet FR 2.879.948 qui décrit un dispositif et procédé de réalisation de surfaces structurées dans des conduites en vue de réduire la traînée aérodynamique au moyen d'une telle baudruche de restructuration. Il a donc été recherché un moyen simple de réaliser une baudruche pour la restructuration de la surface d'un revêtement interne de tubes constituant une conduite de transport de gaz ou de liquide en vue de la réduction des pertes de charge dans cette conduite. Le problème du démoulage de telles membranes de baudruches devient crucial en raison de leur forme parfois complexe (notamment dans le cas de baudruches biconiques ou semi ouvertes ou munies de moyens d'accroche), mais également en raison de l'empreinte externe (surface structurée avec dessin complexe - tridimensionnel). En effet le démoulage ne doit pas endommager l'état de surface et les rnéthodes connues ne donnent pas des résultats satisfaisants. Description de l'invention Résumé L'invention concerne une méthode de fabrication d'une membrane de restructuration de la surface interne d'un tube qui comprend les étapes suivantes: - on revêt un mandrin (1) d'une couche de matériau thermofusible (2), on usine ladite couche (2) selon la géométrie requise pour la forme interne de la membrane (3), - on place le mandrin (1) revêtu de la couche usinée (2) dans un moule (M) dont la paroi interne comporte l'état de surface de restructuration, - on coule dans le moule (M) le matériau de formation de la membrane (3) à une température inférieure à la température de fusion de la cire, - on retire le mandrin (1) après avoir retiré ladite couche (2) par chauffage à une température supérieure au point de fusion du matériau thermofusible, mais inférieure au point de fusion du matériau constituant la membrane, - on décolle la membrane (3) du moule. Dans un mode de réalisation, l'état de surface de restructuration est ultra lisse. 4 2911079 Dans un autre mode de réalisation, l'état de surface de restructuration est structuré de manière bi ou tridimensionnelle. De préférence, le matériau thermofusible est choisi parmi les paraffines ou les acides gras. De préférence, le matériau de formation de la membrane est choisi parmi les élastomères, les silicones ou les matériaux de type KRATON TM, seuls ou en mélange. De manière très préférée, le matériau de formation de la membrane est à base de silicone. Avantageusement on coule le matériau (3) dans le moule (M) à température ambiante. L'invention concerne également une baudruche pour la restructuration de la surface d'un revêtement interne de tubes constituant une conduite de transport de gaz ou de liquide fabriquée selon le procédé décrit ci-dessus L'invention concerne également un procédé de restructuration de la surface d'un revêtement interne de tube constituant une conduite de transport de gaz ou de liquide comprenant la fabrication d'une baudruche de restructuration selon la méthode précédemment décrite. Description détaillée de l'invention Les figures la, lb, 1c, ld, le, et 1f représentent les étapes du procédé de fabrication d'une membrane par cire perdue selon l'invention. Figure la : Vue en coupe d'un premier récipient (A) selon l'art antérieur contenant la cire liquide autour de la pièce centrale. Figure lb : Vue en coupe de la couche de matériau thermofusible solidifiée autour du mandrin. Figure 1c : Vue en coupe de la couche usinée selon la forme inverse et interne de la membrane requise pour la restructuration autour du mandrin. Figure 1d : Vue en coupe du récipient (M) comprenant une paroi interne porteuse de l'état de surface et contenant le mandrin, la couche usinée et le matériau liquide constitutif de la membrane. Figure le : Vue en coupe du récipient (M) après liquéfaction par chauffage et retrait du matériau thermofusible. Figure 1f : Vue en coupe de la membrane de la baudruche de restructuration après pelage et retrait du récipient extérieur (M). Description des figures Les figures la à 1f décrivent à titre non limitatif un exemple de procédé de fabrication d'une membrane de restructuration selon l'invention. La méthode de fabrication d'une membrane de baudruche de restructuration comprend ainsi successivement : a) le remplissage d'un premier récipient (I) par de la cire liquide ou tout autre matériau thermofusible liquide (2) autour du mandrin (1), le refroidissement et la solidification du matériau thermofusible (2) ; b) le retrait, par exemple, par découpage ou usinage du récipient extérieur (A) ; c) l'usinage de la couche de matériau thermofusible (2) selon la géométrie de la forme interne requise pour le second moulage (moulage de la membrane) (3) ; d) le remplissage du second récipient (M) par le produit liquide constituant ultérieurement la membrane (3), à une température inférieure à la température de fusion de la cire, de préférence à température ambiante. Le récipient (M) comprend une surface interne comprenant l'état de surface requis pour le moulage de la membrane (3) (ultralissage, surface structurée bi ou tridimensionnelle par exemple) ; e) le chauffage par tout moyen approprié (4) permettant la liquéfaction de la cire (2) sans atteindre le point de fusion du matériau constituant la membrane (3) et évacuation de la cire liquéfiée ; f) le retrait du récipient extérieur (M) après pelage de la membrane interne (3). Le matériau constitutif du mandrin peut être tout matériau résistant aux températures mises en oeuvre, notamment, du métal ou du bois. Des exemples de matériau thermofusible utilisable comme "cire perdue" sont notamment les paraffines ou les acides gras. Le produit ou la matière constituant la membrane peut être tout produit ou toute matière ayant de bonnes propriétés de réplique et pouvant s'appliquer sur des revêtements appliqués à chaud ou à froid avant polymérisation ou durcissement de la matière mais également après durcissement pour les revêtements thermoplastiques. Comme exemples de produits pouvant être utilisés pour la membrane, on peut notamment citer les élastomères, notamment le caoutchouc, les silicones, les matériaux de type KRATON TM, seuls ou en mélanges. Le matériau constituant la membrane doit avoir un point de fusion supérieur à celui du matériau thermofusible, afin de ne pas être endommagé par le chauffage de l'étape e). Le matériau préféré pour la membrane est à base de silicone. La membrane présente sensiblement la même rugosité que celle du moule compte tenu d'une capacité de réplique (mouillabilité) de la matière en phase liquide supérieure à la finesse de la rugosité (hauteur des déformations) du moule. Le moule est réalisé avec un état de surface supérieur (hauteur de rugosité inférieure) à celui des revêtements internes déposés de façon conventionnelle. Il est choisi à la limite supérieure du seuil de sensibilité du facteur de friction. Ainsi la rugosité : - d'un revêtement interne déposé de façon conventionnelle est de l'ordre de 10 à 20 pm (moyenne sur 5 échantillons des écarts pic à pic des déformations de surface : Ry5), - d'un moule primaire (verre, acier rodé ....) est de l'ordre de 1 pm (Ry5), - de la surface de la membrane répliquée (moule secondaire) est de l'ordre de 1 pm (Ry5), - de la surface du revêtement répliqué (moule tertiaire) par la membrane est de l'ordre de 1 pm (Ry5), - seuil de sensibilité du facteur de friction de l'ordre de 1 pm. Avantages de l'invention L'intérêt de la méthode est de permettre de démouler des formes complexes de manière rapide et simple, tout en maintenant un très bon état de surface de la membrane décollée par pelage après retrait du récipient (M), ce qui permet l'application à des surfaces ultra lisses ou à des surfaces structurées, notamment des baudruches de restructuration. Revendications 1. Méthode de fabrication d'une membrane de restructuration de la surface interne d'un tube caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes: on revêt un mandrin (1) d'une couche de matériau thermofusible (2) ; - on usine ladite couche (2) selon la géométrie requise pour la forme interne de la membrane (3) ; - on place le mandrin (1) revêtu de la couche usinée (2) dans un moule (M) dont la paroi interne comporte l'état de surface de restructuration ; - on coule dans le moule (M) le matériau de formation de la membrane (3) à une température inférieure à la température de fusion de la cire ; - on retire le mandrin (1) après avoir retiré ladite couche (2) par chauffage à une température supérieure au point de fusion du matériau thermofusible, mais inférieure au point de fusion du matériau constituant la membrane ; on décolle la membrane (3) du moule. 2. Méthode de fabrication selon la revendication 1 dans laquelle l'état de surface de restructuration est ultra lisse. 3. Méthode de fabrication selon la revendication 1 dans laquelle l'état de surface de restructuration est structuré de manière bi ou tridimensionnelle. 4. Méthode de fabrication d'une membrane de restructuration selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle le matériau thermofusible est choisi parmi les paraffines ou les acides gras. 5. Méthode de fabrication d'une membrane de restructuration selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle le matériau de formation de la membrane est choisi parmi les élastomères, les silicones ou les matériaux de type KRATON TM, seuls ou en mélange. 6. Méthode de fabrication d'une membrane de restructuration selon la revendication 5 dans laquelle le matériau de formation de la membrane est à base de silicone. 7. Méthode de fabrication d'une membrane de restructuration selon l'une des revendications 1 à 6 dans laquelle on coule le matériau (3) dans le moule (M) à température ambiante. 8. Baudruche pour la restructuration de la surface d'un revêtement interne de tubes constituant une conduite de transport de gaz ou de liquide fabriquée selon le procédé selon l'une des revendications 1 à 7. 9. Procédé de restructuration de la surface d'un revêtement interne de tube constituant une conduite de transport de gaz ou de liquide comprenant la fabrication d'une baudruche de restructuration selon l'une des revendications 1 à 7.