Brevet FR3070401A1 — publié le 20190301

-1- RUBAN TEXTILE, CONÇU POUR L'ENRUBANNAGE DE CONDUITE DE TRANSPORT DE FLUIDES A HAUTE PRESSION Domaine technique L'invention se rattache au domaine des textiles techniques, et plus particulièrement des textiles de renforcement utilisés pour la fabrication de conduite de fluides sous pression. Elle vise plus précisément la fabrication d'un ruban de renforcement, destiné à être enroulé en hélice sur une structure tubulaire afin de renforcer cette dernière contre les différences de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la conduite. Elle vise plus spécifiquement une structure de ce type de ruban qui présente de bonnes propriétés de stabilité dimensionnelle dans les conditions de tension appliquée lors du procédé de fabrication de ce type de conduite. Arrière-plan de l'invention De manière générale, les conduites destinées au transport de fluides à haute pression sont employées dans divers secteurs, et notamment dans l'industrie de l'extraction pétrolière. Ces conduites présentent une résistance à l'éclatement par la présence d'une couche dans leur structure qui est formée d'un ruban textile de hautes performances mécaniques, enroulé en hélice. Pour assurer de bonnes propriétés mécaniques, les fils employés dans ces rubans sont à base de matériaux de haute ténacité tels que le verre, le carbone ou l'aramide notamment. Ces rubans sont généralement des rubans unidirectionnels présentant l'essentiel de leurs fibres dans le sens ce chaine, de manière à contrer les efforts exercés radialement lorsque la conduite est sous pression. Ces fils de haute ténacité sont associés entre eux par des fils de trame, qui présentent des propriétés de résistance mécanique à la traction transversale pour assurer une cohésion du ruban dans le sens transverse et présenter une stabilité dimensionnelle de la largeur lorsque le ruban est employé sous tension. Il est ainsi connu d'employer des fils de trame à base de fibre de verre, qui sont enduits d'un matériau de fusible, assurant d'un certain blocage des fils de chaîne après activation de ce matériau fusible à la chaleur. Cette solution, bien que satisfaisante, présente toutefois certains inconvénients, puisque les fils de -2- verre employés présentent une résistance limitée à l'abrasion, et une certaine reprise d'humidité qui peut être préjudiciable dans certaines conditions. Complémentairement, l'emploi de ces fils de trame à base de fils de verre peut 5 provoquer une déformation dimensionnelle du ruban lorsque celui-ci est mis sous tension longitudinale. En effet, les fils de trame tissés avec les fils de chaîne de haute ténacité présentent un certain embuvage dû à leur passage alterné au-dessus et au-dessous des fils de chaîne. Or, lorsqu'une traction longitudinale est exercée sur le ruban, les fils de chaînes ont tendance à se rapprocher du plan du ruban, avec 10 pour conséquence une augmentation de l'embuvage des fils de trame. Etant donné que dans un tissage « ruban », les fils de trame sont continus, et entourent les fils de chaîne situés en lisière, l'augmentation de l'embuvage en trame provoque inévitablement une diminution de la largeur du ruban lorsque ce dernier est mis sous tension longitudinale. Le fait que le ruban présente une variation de largeur en 15 fonction de la tension longitudinale qui lui est appliquée est gênant pour le réglage des machines d'enrubannage et en particulier pour la détermination du pas précis de l'hélice que doit former le ruban de renforcement. Exposé d'invention 20 fi existe donc le besoin de réaliser des rubans qui présentent une forte stabilité dimensionnelle, en particulier en largeur, quel que soit le niveau de tension longitudinale appliquée, et ce tout en conservant une très forte résistance à l'allongement du ruban. 25 Pour ce faire, le Demandeur a conçu un ruban textile, prévu pour l'enrubannage de conduites de transport de fluides à haute pression, qui est formée par le tissage de fils de chaîne d'un premier type présentant une haute ténacité, avec des fils de trame. Ce ruban se caractérise en ce qu'il comporte de dans le sens chaîne des fils d'un second type, présentant un titre inférieur au titre des fils de haute ténacité du 30 premier type. Complémentairement, les fils du premier type présentent un -3- embuvage quasi nul, c'est-à-dire inférieur à 1%, tandis que les fils de chaîne du second type présentent un embuvage supérieur, typiquement supérieur à 1,5% ou 2%. Ainsi, un embuvage les fils du second type présentent un embuvage supérieur à l'embuvage de fils de chaîne du premier type, typiquement d'au moins une fois 5 et demie, voire deux ou trois fois. Autrement dit, l'invention consiste à réaliser le ruban en combinant en chaîne des fils différents, à savoir d'une part les fils de haute ténacité, qui assurent les propriétés mécaniques de résistance à la traction et qui restent quasiment 10 rectilignes après tissage, avec des fils qui encaissent une relativement forte déformation lors du tissage. De la sorte, lorsque le ruban est mis sous tension longitudinale, les fils du premier type, qui sont déjà rectilignes, font que le ruban ne s'allonge pas, et qu'il n'y a donc pas de phénomène de striction transversale. En d'autres termes, le ruban inclut en chaîne des fils complémentaires qui se 15 déforment lors du tissage, de manière à assurer le liage des fils de trame avec la nappe de fils principaux, qui assurent les propriétés mécaniques du ruban. Ces fils complémentaires se déforment donc plus facilement que les fils de trame, et que les autres fils de chaine. 20 Différentes variantes peuvent être déclinées, tant en ce qui concerne les fils employés, notamment les matières et les propriétés géométriques des fils, que les conditions de tissage. Ainsi, il est possible d'utiliser des fils des premier et second types qui sont à base de matières identiques. Dans ce cas, les fils du second type seront tissés en réglant la tension de chaine à une valeur suffisamment basse, et 25 nettement inférieure à celle appliquée aux fils du premier type, pour que les fils du second type encaissent les déformations les plus fortes, en subissant les déplacements imposés par le positionnement des fils de trame, et présentent ainsi un fort embuvage. -4- Il est également possible d'utiliser des fils à base de matières différentes, pour minimiser les impacts en termes de poids, ou de coût des fils du second type dans le ruban global. 5 Ainsi, pour certaines applications, on choisira de préférence des fils du second type qui présentent une ténacité inférieure et/ou un allongement supérieur aux fils du premier type, pour faciliter leur allongement et leur déformation. Ce choix de matières plus déformables peut être complété par l'emploi de tensions de chaine différentes pendant le tissage, pour permettre aux fils du second type de se 10 déformer autour des fils de trame lors du tissage. Ainsi, en pratique, les fils du premier type peuvent être réalisées en une matière choisie dans le groupe comprenant l'aramide, le carbone, et de manière générale les matériaux de très haute ténacité. Complémentairement, les fils du second type sont 15 préférentiellement réalisés en une matière choisie dans le groupe comprenant le polyester, et le polypropylène . En pratique, on obtient de bonnes performances lorsque les fils du second type présent un titre inférieur de 10 fois, préférentiellement inférieur à 20 fois le titre 20 des fils du premier type. Selon les propriétés mécaniques souhaitées, et la gamme de tension longitudinale appliquée, la proportion entre les fils du premier et du deuxième type peut être adaptée. On peut ainsi prévoir une alternance de fils du second et du premier type 25 tous les fils, ou tous les deux ou trois fils du premier type. Complémentairement, les fils de trame peuvent présenter également un titre de deux voire préférentiellement 10 fois inférieur au titre des fils du premier type. -5- Dans une forme avantageuse de réalisation, les fils de trame peuvent inclure une gaine thermo fusible, permettant d'assurer la fixation du ruban après exposition à une source de chaleur. 5 Description sommaire des dessins. La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue en perspective sommaire d'un ruban textile conforme 10 invention ; les figures 2 et 3 sont des vues en coupe transversale, selon le plan en II-IF de la figure 1, dans lesquelles le ruban est respectivement sans et sous tension longitudinale ; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale selon le plan en IV-IV' de la 15 figure 1. Bien entendu, les éléments représentés figurent l'ont été de manière schématique et simplifiée, et leurs dimensions et proportions peuvent s'écarter de la réalité, et n'ont été données que pour faciliter la compréhension de l'invention. 20 Description détaillée Comme illustré la figure 1, le ruban 1 présente en chaîne des fils de de haute ténacité 2, qui peuvent par exemple être à base d'aramide, et présenter un titre de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de tex. Ces rubans 1 comportent également des fils 3 réalisés en un matériau de moindre ténacité, avec une plus 25 grande élongation, et de titre nettement inférieur aux fils 2 du premier type. Ces fils du second type 3 peuvent par exemple être à base de polyester ou analogue, avec donc une ténacité de l'ordre de 1000 MPa et 12% d'allongement à la rupture, à comparer avec la ténacité des fils du premier type, de l'ordre de 3000 MPa et 3% d'allongement à la rupture. Les fils du second type 3 présentent un titre nettement -6- plus faible que les fils du premier type 2, typiquement de l'ordre de quelques tex à quelques dizaines de tex. Dans la forme illustrée, les fils du second type 3 sont disposés à proportion de un 5 fil tous les deux fils du premier type 2. Bien entendu, l'invention couvre d'autres configurations, dans lesquels la proportion entre les fils du premier type 2 et du deuxième type 3 sont différentes. La répartition de ces deux types de fils peut être régulière, voire irrégulière pour certaines applications. 10 Ces fils de chaîne 2,3 sont maintenus les uns par rapport aux autres grâce à un fil de trame 5 qui est tissé avec les fils de chaîne, selon une armure toile dans la forme représentée la figure 1. Dans ce cas, le fil de trame 5 qui est continu passe d'une lisière 6 à l'autre 7 du ruban 1. Dans le mode de tissage « ruban », le fil de trame 5 est introduit par une lisière 6, de manière à former une boucle 14 au niveau de la 15 lisière opposée 7. Alternativement, à chaque insertion, tous les fils de chaine du premier type 2 sont levés tandis que tous les fils de chaine du second type 3 sont maintenus, baissés, et inversement. Au niveau de la lisière 7 où se trouvent les boucles 14 du fil de trame, un fil d'apport 17 vient bloquer ces boucles 14 par une chaînette 20 En pratique, ce fil de trame 5 peut être réalisé avec des matières de faible ténacité, comme par exemple en polyester, et présenter un titre de l'ordre de quelques tex à quelques dizaines de tex. Il peut avantageusement être enduit d'un matériau thermo fusible, pour permettre la fixation des fils de chaîne 2,3 et ainsi faciliter la 25 manipulation du ruban. Ce ruban présente l'avantage de subir une striction faible sinon nulle lorsqu'il est soumis à une tension longitudinale, c'est-à-dire dans le sens chaîne. En effet, lors du tissage du ruban, les fils de chaine du premier type restent sensiblement 30 rectilignes, et la présence du fil de trame 5 provoque, comme illustré aux figures 2 -7- et 3, la déformation des fils de chaine du second type. Ces fils du second type se retrouvent soit en-dessus des fils du premier type, lorsque le fil de trame passe au-dessus de la nappe de fils de chaine du premier type, comme illustré à la figure 2, soit en dessous, lorsque le fil de trame est situé sous la nappe de fils, comme 5 illustré à la figure 3. Par conséquent, les fils de chaîne du second type présentent un fort embuvage, que l'on observe à la figure 4, alors que les fils de chaine du premier type ne présentent pas ou très peu d'embuvage. Il s'ensuit que lorsque le ruban est soumis à une tension longitudinale, les fils de chaine du premier type ne se déforment pas, et ne modifient pas la configuration du le fil de trame 5, 10 phénomène qui serait observé avec un tissage de fils de chaine identiques en matière et en tension de tissage. On ainsi obtenu de bons résultats en utilisant comme fils du premier type des fils à base d'aramide, d'un titre de 330 tex, présentant une ténacité avant retordage de 15 l'ordre de 3000 MPa, et retordus, avec un nombre de tours de 60 tours par mètre. Dans cet exemple, les fils du second type sont des fils à base de polyester, d'un titre de l'ordre de 14 tex, tandis que les fils de trame sont également à base de polyester, d'un titre de l'ordre de 28 tex. La mesure de l'embuvage est faite par comparaison de la longueur d'un échantillon de ruban, et la longueur d'un fil de 20 cet échantillon, extrait du tissu et rendu rectiligne. L'embuvage est exprimé en pourcentage de longueur du fil rapportée à la longueur de l'échantillon de tissu. Dans l'exemple illustré, l'embuvage des fils (2) du premier type est de 0,7%, alors qu'il est de 2% pour les fils (4) du second type, avec un ration des embuvages de l'ordre de 2,8. 25 Bien entendu, les choix des différents matériaux et de leur titre peuvent être adaptés en fonction des dimensions du ruban, de ses performances mécaniques, et du taux de striction maximale tolérée sous tension longitudinale nominale. -8- Le ruban selon l'invention présente donc l'avantage de présenter une stabilité dimensionnelle qui le rend particulièrement compatible avec les procédés d'enrubannage pour fabrication de conduites de fluide à haute pression, REVENDICATIONS1/ Ruban textile (1), conçu pour l'enrubannage de conduite de transport de fluides à haute pression, formé par le tissage de fils de chaine d'un premier type (2) présentant une haute ténacité, avec des fils de trame (5), caractérisé en ce qu'il comporte dans le sens chaîne des fils d'un second type (3) présentant un titre inférieur au titre des fils du premier type (2), et dans lequel les fils de chaîne du second type (2) présentent un embuvage supérieur à l'embuvage de fils de chaîne du premier type (3). 2/ Ruban textile (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de chaîne du second type (2) présentent un embuvage au moins une fois et demie, préférentiellement deux fois supérieur à l'embuvage de fils de chaîne du premier type (3). 3/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils du second type (3) présentent une ténacité inférieure et/ou un allongement supérieur aux fils du premier type (2). 4/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils du premier type (2) sont réalisés en une matière choisie dans le groupe comprenant l'aramide, le carbone. 5/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils du second type (3) 25 sont réalisés en une matière choisie dans le groupe comprenant le polyester, le polypropylène. 6/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils du second type (3) présentent un titre inférieur de dix fois, préférentiellement de vingt fois inférieur au 30 titre des fils du premier type (2). -10- 7/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une alternance de fils du second type et de fils du premier type. 5 8/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un fil du second type tous les deux fils du premier type. 9/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un fil du second type tous les trois fils du premier type. 10 10/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des fils de trame (5) présentant un titre inférieur à deux, préférentiellement dix fois inférieur au titre des fils du premier type (2). 15 11/ Ruban selon la revendication 1, caractérisé en ce que tout ou partie des fils de trame présentent une gaine thermofusible.