CH504293A - Procédé pour former une conduite en matière plastique renforcée - Google Patents

Description

  Procédé pour former une conduite en matière     plastique    renforcée    La présente invention a pour objet un     procédé    pour  former une conduite en matière plastique     renforcée    ayant  un raccord mâle et un     raccord    femelle et destinée à résis  ter à la fois à des pressions internes et externes.  



  Les conduites en matière plastique renforcée sont       communément    réalisées en engendrant un cylindre à par  tir d'une matière filamenteuse appropriée, en enroulant  de façon continue des     filaments    sur un mandrin amovi  ble ;les filaments sont imprégnés d'une matière résineuse  capable de cuisson, soit avant soit pendant leur applica  tion sur le mandrin, et la structure est ensuite cuite et le  mandrin enlevé. En choisissant de façon appropriée la  matière filamenteuse et le liant dont les types sont : fila  ments de verre et résine époxy ou polyester, on peut  fabriquer des structures solides résistant à la corrosion.  



  Grâce à la     résistance    élevée des filaments en fibre de  verre, une telle     structure    peut supporter des pressions  internes substantielles. Cependant, dans la plupart des  applications pour des conduites de grand diamètre telles  que les conduites souterraines, l'épaisseur de la paroi est  imposée par la pression externe et les     efforts    non unifor  mes   D   (voir     ASTM        C-76-63-T)    produits par la charge  du sol plutôt que par la pression interne, demandant  donc des structures dont les parois sont substantielle  ment plus épaisses que ce qui serait nécessaire pour sup  porter les pressions internes normalement rencontrées.

    Comme le coût des matières premières nécessaires pour  une conduite en plastique renforcé pouvant     supporter     une pression externe donnée est substantiellement supé  rieur au coût des matières concurrentes telles que le  béton armé ou l'acier, ces dernières matières sont géné  ralement utilisées pour les conduites de grand diamètre  bien que les conduites en plastique renforcé aient géné  ralement des propriétés physiques et chimiques supé  rieures.  



  Pour surmonter cette difficulté, on a proposé de réa  liser la conduite en plastique renforcé de grand diamè-         tre    sous la forme de structures   en sandwich  . Une telle  structure consiste en une fine couche de plastique ren  forcé par des fibres de verre pouvant supporter la pres  sion interne, entourée par une masse épaisse d'une ma  tière d'armature, par exemple du béton armé, capable de  supporter la compression et les charges   D  , sur  laquelle est enroulée une fine couche de plastique ren  forcé.

   Cependant, lorsque ces structures sont soumises à  des charges externes, la résistance à la déformation de  la section circulaire se fait par des efforts de cisaille  ment aux interfaces entre la matière d'armature et le  plastique renforcé, et la rupture de la     structure    se pro  duit aux liaisons entre ces matières.  



  L'invention a pour but de permettre de fabriquer des  conduites peu coûteuses en matière plastique renforcée,  capables de supporter, sans     rupture,    des pressions exter  nes et des charges   D   substantielles.  



  Le procédé faisant l'objet de l'invention est caracté  risé en ce que, sur un mandrin présentant une surface  extérieure profilée pour former la surface intérieure  d'une conduite et la surface intérieure d'un     raccord     femelle d'un plus grand diamètre intérieur, on applique  une couche uniforme de matière plastique comportant de  la matière de renforcement, en ce qu'on applique une  matière plastique non durcie sur ladite couche pour for  mer le     raccord    mâle distant du     raccord    femelle et en ce  qu'on cuit ladite couche et ladite matière plastique non  durcie simultanément ou l'une après l'autre.  



  L'invention a également pour objet une conduite en  matière plastique renforcée obtenue par ce procédé et  qui est     caractérisée    par une paroi annulaire définissant  une     ouverture    axiale centrale, la paroi étant formée de  couches de filaments et de particules     maintenues    cohé  rentes par une résine cuite, un raccord femelle à une  extrémité de la conduite et formé à partir de la paroi, et  un raccord mâle à l'autre extrémité de la conduite, le           raccord    mâle comprenant une masse     polymérique    cuite  superposée sur la paroi.  



       Le    dessin annexé représente, à titre d'exemple, une  forme de mise en     oeuvre    du procédé, objet de l'invention.  La     fig.    1 est une représentation     schématique    de la  fabrication d'une conduite.  



  La fi.. 2 est une coupe, à échelle agrandie, dans la  paroi d'une conduite.  



  La fi-. 3 est une coupe à travers un     mandrin    illus  trant la formation des raccords mâles et femelles de la  conduite.  



  La     fig.    4 est une coupe à échelle agrandie montrant  la formation du raccord mâle.  



  La     fig.    5 est une coupe d'un assemblage d'un man  drin et d'un moule, et  la     fig.    6 est une coupe d'un autre arrangement, d'un  mandrin et d'un moule.  



  La     fig.    1 est une représentation schématique d'un  appareil pour fabriquer une conduite. Comme l'appareil  ne fait pas partie de cette invention, il n'y a que les élé  ments nécessaires pour la compréhension de l'invention  qui sont représentés une description complète d'une ma  chine appropriée apparaissant dans le brevet américain       N^    3228616.  



  Un mandrin 1, adapté pour tourner dans le sens de  la flèche, est recouvert en continu par une bande 2 de  filaments 3 enduits de résine par un passage dans un pot  à résine 4 et à travers des rouleaux     exprimeurs    5. Les  filaments sont enroulés en continu autour du mandrin  et sur sa longueur, en produisant un déplacement     longi-          tudinal_    relatif entre le mandrin et la bande pendant que  le mandrin tourne. La pente ou angle d'enroulement  peut être commandé. comme c'est connu dans la techni  que, en choisissant de façon appropriée la vitesse de  rotation du mandrin et la vitesse du déplacement longi  tudinal.

   La bande 2 de filaments est de préférence appli  quée avec un angle d'enroulement très élevé de sorte que  les filaments continus disposés en anneaux réalisent un  enroulement essentiellement périphérique.  



  Un assemblage à trémies 6 est maintenu au-dessus  du mandrin 1, là où la bande 2 entre en contact avec  lui. L'assemblage 6 à trémies comprend de     préférence     deux décharges 7 et 8, chacune de celles-ci ayant des ali  mentations 9 et 10 séparées. La décharge 7 est située à  l'avant de la décharge 8, la distance entre elles étant exa  gérée à la     fig.    1 en vue de la clarté, et se situe de préfé  rence à la verticale du point de contact de la bande de  filaments 2 et du mandrin, de     sorte    que les particules ali  mentées par la décharge 7 soient sur la bande 2 juste  avant qu'elle n'arrive sur le mandrin, et au fur et à  mesure que le mandrin tourne, des particules de la dé  charge 8 seront appliquées sur les particules venant de  la décharge 7.

   Il y a suffisamment de résine dans la  bande 2 pour y faire adhérer les particules qui y sont  appliquées. Les particules se trouvant dans     l'ementa-          tion    9 ont un calibre supérieur à celui des particules se  trouvant dans l'alimentation 10, de sorte que les parti  cules de calibre supérieur sont appliquées d'abord, les  particules de calibre inférieur étant appliquées sur les  premières ainsi que dans les espaces laissés entre elles.  



  Ce procédé est continué pendant un nombre de pas  ses suffisant pour produire l'épaisseur de paroi désirée et,  ensuite, la résine est cuite et le mandrin enlevé. Par cette  technique, on obtient une uniformité plus grande de  l'épaisseur des couches de sable ainsi     que    des charges en  solides plus élevées que lorsqu'on utilise des particules    de dimensions aléatoires ou d'un seul calibre. Lorsqu'on  utilise des particules de dimensions aléatoires, l'épaisseur  de la couche de sable est irrégulière. Lorsqu'on utilise  des particules d'un seul calibre, l'épaisseur peut être com  mandée mais la charge en solides est relativement faible.

    Par la présente technique, les particules de calibre supé  rieur sont appliquées d'abord sur la bande, établissant  une couche d'épaisseur uniforme, et les particules de cali  bre inférieur sont alors appliquées et passent entre les  premières pour augmenter la charge en solides sans aug  menter l'épaisseur des couches de particules.  



  Les calibres des particules peuvent être choisis entre  des limites extrêmement larges, les dimensions suivantes  étant des exemples plutôt que des limitations. On a  trouvé que de grandes particules dont les dimensions se  situent entre 2,38 et 1,19 mm et de petites particules  dont les dimensions vont de 0,149 mm à 0,005 mm pro  duisent des conduites ayant les caractéristiques     désirées.     



  La     fig.    2 est une coupe dans la paroi d'une conduite  fabriquée selon l'invention. Il faudrait remarquer que les  épaisseurs des couches de sable et des couches de fila  ments ne sont pas à l'échelle et que les épaisseurs sont  choisies à l'intérieur des limites établies plus haut. La  couche intérieure 20 est du tissu de voile 26     contenant     un enduit de gel, qui a initialement été appliqué autour  du mandrin enduit de résine. Des particules telles que  du sable de 0,149 mm peuvent être incorporées à l'en  duit de gel 20 pour     augmenter    la     résistance    à l'érosion  de la conduite terminée.  



  Pour fournir un renforcement longitudinal, des cou  ches 21 de filaments longitudinaux ont été appliquées sur  le tissu de voile, à proximité de la surface extérieure de  la conduite, pour augmenter la résistance à la flexion.  Le renforcement longitudinal devrait se situer unique  ment à proximité de la surface intérieure et de la     surface     extérieure de la paroi, là où se concentre l'effort de  flexion, et il est enroulé sur le mandrin sous la forme  d'une bande à recouvrement partiel.  



  Des couches de filaments 22 à     résistance    élevée dis  posées     annulairement,    séparées par des     couches    de par  ticules 23     composées    de préférence de grandes     particules     24 et de particules plus petites 25 forment la structure  de la paroi, entre les couches 21, et, des couches de fila  ments et de particules peuvent également être appliquées  sur la     couche    de filaments extérieure 21 pour maintenir  l'orientation de     cette    couche. La structure globale est  maintenue cohérente par la résine cuite.

      <I>Exemple 1</I>  Une conduite dont le diamètre intérieur fait 61 cm et  le diamètre extérieur 62,9 cm a été fabriquée en utilisant  des     filaments    de fibres de verre et du sable dont les  dimensions moyennes étaient 1,19 mm et 0,149 mm. Les       couches    en     fibres    de verre avaient environ 0,0127 cm  d'épaisseur et les     couches    de particules avaient environ  0,127 cm d'épaisseur. La conduite terminée se     composait     d'environ 35 % de résine, 15 % de verre et 50 % de sable,  environ 10 % en poids du sable étant sous la forme de  fines     particules.     



  La formation des raccords mâles et femelles est illus  trée aux     fig.    3 et 4. Le mandrin 30 possède, à une de  ses extrémités, une surface extérieure profilée pour for  mer l'intérieur du     raccord    femelle comprenant une par  tie d'entrée 32, une     surface    d'étanchéité 33 et une butée  34. L'extrémité opposée du mandrin 30 peut être équipée  d'un flan vertical 35 pour donner une extrémité lisse à la  conduite 36. Un     flan    semblable peut être utilisé à l'extré-      mité femelle si on le désire.

   La partie mâle 37, contenant  une rainure 38 pour bague en O d'étanchéité, comprend  un corps en plastique pouvant recevoir une charge telle  que par exemple des mèches de fragments de verre ou du  sable liés à la paroi de la conduite 36 qui a de préférence  été épaissie dans cette zone par l'enroulement de couches  de filaments et de couches de particules     supplémentaires.     Avant de cuire la résine de la conduite, un enduit de  même résine est appliqué autour de cette partie de la  conduite 36 et un moule annulaire en deux     pièces,    50, de  configuration appropriée pour former la rainure 38, est  rempli de la résine crue chargée de préférence comme  décrit plus haut et est serré hermétiquement autour de la       conduite    36.

   Toute la conduite est alors cuite, le moule  étant en place. Après cuisson, le moule et le mandrin  sont enlevés. De cette façon, il ne se forme pas d'inter  face entre la résine de la conduite et la résine de l'élé  ment mâle et une opération     inutile    d'usinage est éliminée.  



       Dans    certains cas, il peut être possible de réaliser plu  sieurs conduites sur le même mandrin et ceci peut être  réalisé comme représenté aux     fig.    5 et 6.  



  A la     fig.    5, le mandrin 30 a, à ses deux extrémités,  des     accessoires    40 de forme appropriée pour former  l'intérieur du raccord femelle et un moule 41 formant  deux rainures pour bague en O est appliqué au centre  de la conduite, comme décrit plus haut. Après cuisson,  les parties 40 d'extrémité sont enlevées du mandrin et le  moule 41 est enlevé de la conduite. La conduite 36 est  alors enlevée du mandrin et coupée     transversalement,    le  long de la ligne     a-a,    pour produire deux conduites com  plètes.  



  De façon semblable, de nombreuses conduites peu  vent être réalisées sur un mandrin en utilisant le     systùme     représenté à la     fig.    6. En utilisant les éléments encastrés  42 et le moule 41, quatre conduites peuvent être produi  tes en coupant les structures enlevées du     mandrin    selon  les lignes     a-a.  

Claims (1)

1. REVENDICATION I Procédé pour former une conduite en matière plasti que renforcée avant un raccord femelle à une de ses extrémités et un raccord mâle présentant une rainure annulaire pour un moyen d'étanchéité, à l'autre extré mité, caractérisé en ce que, sur un mandrin (30) présen tant une surface extérieure profilée pour former la sur face intérieure d'une conduite (36) et la surface intérieure d'un raccord femelle (32, 33, 34) d'un plus grand diamè tre intérieur, on applique une couche uniforme de ma tière plastique comportant de la matière de renforce ment, en ce qu'on applique une matière plastique non durcie sur ladite couche pour former le raccord mâle (37)

   distant du raccord femelle et en ce qu'on cuit ladite cou che et ladite matière plastique non durcie simultané- ment ou l'une après l'autre. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on forme le raccord mâle et ladite couche de la même résine et on les cuit simultanément. 2.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le mandrin est profilé pour former deux raccords femelles distants dirigés en sens opposés, le raccord mâle étant formé entre les deux raccords femelles et muni de deux rainures annulaires, le raccord mâle et la couche de matière plastique étant coupés transversalement selon un plan situé entre les deux rainures annulaires après cuis son, d'où il résulte qu'au moins deux conduites peuvent être réalisées sur le même mandrin. 3.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le mandrin est profilé pour former deux raccords femelles avoisinants, dirigés en sens opposés, deux rac cords mâles étant formés chacun d'un côté des deux raccords femelles avoisinants, et la couche de matière plastique étant coupée transversalement entre les deux raccords femelles avoisinants, d'où il résulte qu'au moins deux conduites peuvent être réalisées sur le même man drin.

   REVENDICATION II Conduite en matière plastique renforcée, obtenue par le procédé selon la revendication I, caractérisée par une paroi annulaire définissant une ouverture axiale centrale, la paroi étant formée de couches de filaments et de par ticules maintenues cohérentes par une résine cuite, un raccord femelle à une extrémité de la conduite et formé à partir de la paroi et un raccord mâle à l'autre extré mité de la conduite,

   le raccord mâle comprenant une masse polymérique cuite superposée sur la paroi. SOUS-REVENDICATIONS 4. Conduite selon la revendication II, caractérisée en ce que sa paroi comprend, de plus, un renforcement lon gitudinal (21) situé uniquement à proximité de la surface intérieure et de la surface extérieure de la paroi. 5. Conduite selon la revendication II et la sous-reven- dication 4, caractérisée en ce que le rapport entre l'épais seur de la couche de particules et l'épaisseur de la cou che de filaments se situe entre 2 et 50.