Tuyau chimiquement inerte et procédé pour la fabrication de ce tuyau La présente invention se rapporte à un tuyau chimiquement inerte et comprend en outre un pro cédé de fabrication de ce tuyau.
Au cours de la description qui suit, on utilisera le terme tuyau pour désigner un corps creux quelconque, quelle que soit sa section, capable de véhiculer un agent liquide ou fluide. Par l'expression chimiquement inerte , il faut entendre un tuyau inattaquable par les agents chimiques et les solvants, à l'exception des métaux alcalins en fusion et du fluor à haute température et sous pression élevée.
Des tuyaux ayant une telle inertie chimique sont très recherchés par l'industrie chimique et celle des produits pharmaceutiques ainsi que par les industries alimentaires, et par un grand nombre d'autres indus tries. Il existe évidemment des tuyaux ayant de telles qualités, parmi lesquels ceux en verre, en porcelaine, en céramique ou formés de combinaisons de ces ma tières avec l'acier, etc. Mais ils sont tous assez fra giles et peuvent s'ébrécher ou se briser et exigent de fréquentes réparations ou de fréquents remplace ments.
On a proposé de réaliser un tuyau chimiquement inerte comportant une chemise intérieure en résine de polytétrafluoroéthylène (en abrégé<B>:</B> P. T. F. E.), renforcée par plusieurs couches de tissu de verre pré- imprégné de cette résine, dans lequel la chemise est fondue in situ à partir de P. T. F. E. non fondu extrudé en pâte et est simultanément réunie aux cou ches de renforcement. Le tuyau ainsi produit pré sente une paroi intérieure non poreuse même après un service prolongé et permet de profiter pleinement de l'inertie chimique de la résine de P. T. F. E.
Quoique le tuyau ci-dessus convienne parfaite ment aux usages auxquels il est destiné, il a cepen dant l'inconvénient d'être d'un prix de revient assez élevé, en raison du coût élevé du P. T. F. E.
En conséquence, la présente invention a pour but de réaliser à un prix moins élevé un tuyau ayant es sentiellement les mêmes qualités ou la même inertie chimique et les mêmes ou de meilleures propriétés mécaniques que les tuyaux connus.
La présente invention comprend en outre un pro cédé de fabrication de ce tuyau.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du tuyau que comprend l'in vention et illustre en même temps une mise en #uvre particulière du procédé que comprend également l'in vention.
La fig. 1 représente ladite forme d'exécution du tuyau et illustre les diverses phases de sa préparation dans une mise en #uvre particulière du procédé que comprend l'invention.
La fig. 2 est une vue analogue à la fig. 1, mon trant les phases ultérieures de la fabrication du tuyau dans la même mise en #uvre particulière du procédé.
Dans la mise en #uvre particulière du procédé illustrée aux fig. 1 et 2, la première phase consiste à placer sur mandrin 10, une couche continue de P. T. F. E. extrudé en pâte ne contenant pas- de cons- Etituants volatils. Cette couche continue est obtenue en utilisant un ruban extrudé en pâte non fondue que l'on enroule autour du mandrin avec un léger recou vrement, .comme représenté en 12.
Pour obtenir les meilleurs résultats, on a trouvé avantageux de recou- vrir ce premier enroulement d'un second enroulement 14 formé d'un ruban de P. T. F. E. fondu. Comme le montre la fig. 1, on peut placer le second enroule ment sur le premier en l'enroulant dans le même sens, mais en s'arrangeant pour que les zones de re couvrement 16 du second soient situées entre les zones de recouvrement 12 du premier. On remar quera qu'on obtient ainsi une surface plus régulière que si le second enroulement était effectué en sens contraire.
La phase suivante consiste à superposer un ou plusieurs enroulements formés de bandes de tissu im prégnées de P. T. F. E fondu ou aggloméré. On a représenté sur la fig. 1 deux enroulements de ce genre 18 et 20. Il importe de noter que l'enroulement final, en l'occurrence l'enroulement 20, n'est impré gné que sur sa face intérieure, tandis qu'extérieure ment la face 22 du tissu est à nu. Les enroulements du dessous tels que 18 doivent être imprégnés sur les deux faces. On a trouvé que les résultats étaient excellents lorsqu'on utilise du tissu de verre. On constate toutefois que le tissu imprégné de P. T. F. E.
est relativement peu flexible. C'est pourquoi, il est généralement nécessaire, pour obtenir un produit final exempt de vides, d'éviter de faire se recouvrir les spires pendant la pose du ruban. Toutefois., on devra prendre soin de bien faire se toucher les spires du ruban pendant l'enroulement. En utilisant un ruban enroulé à spires jointives, il est préférable d'al terner le sens d'enroulement des enroulements suc cessifs.
Après l'enroulement du ruban 20, qui n'est im prégné que sur un côté, on entoure l'ensemble d'un enroulement de serrage 24 en ruban de tissu de verre non enduit. De préférence, l'enroulement 24 sera ef fectué dans le même sens que celui du ruban 20 afin de contribuer au serrage des enroulements sous- jacents. L'ensemble ainsi formé doit être chauffé, d'une manière appropriée quelconque, jusqu'à ce qu'il atteigne une température uniforme supérieure au point de gélification du P. T. F. E.
Quoique ce point de gélification soit voisin de 3251), on préfère porter la température jusqu'à 370o environ, afin que le ru ban non fondu fonde et que les surfaces adjacentes de la résine se soudent les unes aux autres.
L'enroulement en ruban de tissu de verre 24 a pour rôle d'exercer une pression sur les enroulements sous-jacents pendant le chauffage de l'ensemble. Quand cette opération est achevée et que l'ensemble est refroidi, on enlève le ruban 24. On obtient ainsi un ensemble partiel dont la forme correspond à celle du mandrin et dont la surface extérieure est formée de tissu de verre nu.
L'opération suivante est repré sentée sur la fig. 2, qui montre l'enroulement autour du premier ensemble partiel de plusieurs rubans de tissu 32 et 34 imprégnés des deux côtés d'une résine thermodurcissable non polymérisée pour former un ensemble composite. Sur la fig. 2, on a représenté trois enroulements seulement mais il est préférable d'en utiliser davantage bien qu'on puisse en prévoir un nombre moindre.
Comme représenté, chaque en roulement est effectué dans le sens opposé au précé dent. La flexibilité usuelle des résines thermodurcis sables non polymérisées permet de recouvrir les spires adjacentes, de préférence, sur la moitié de leur lar geur. On peut utiliser n'importe quelle résine thermo durcissable à condition qu'elle adhère à la matière dont est formée la surface extérieure 22 de l'ensem ble partiel. Les résines dites époxy sont celles qui conviennent le mieux à cette fin.
Après avoir enroulé les rubans 32 et 34 sur l'en semble partiel, il faut maintenant polymériser la ré sine thermodurcissable. Ceci peut s'effectuer par l'ac tion de la chaleur ou à l'aide d'un catalyseur, ou par n'importe quel autre moyen connu. Si l'on estime nécessaire de soumettre à une pression l'enroulement en tissu imprégné de résine thermodurcissable situé à l'extérieur, on peut entourer l'ensemble composite d'un premier enroulement de ruban de P. T. F. E. fondu 36; suivi d'un enroulement de ruban de tissu de verre 38.
Le ruban fondu 36 fait fonction de milieu de séparation. pour permettre de l'enlever ainsi que le ruban de serrage 38 après la polymérisation de la résine thermodurcissable. Après la polymérisation de la résine, on enlève l'ensemble composite du man drin et le tuyau est achevé.
On remarquera que le tuyau final se compose d'une chemise intérieure en résine de P. T. F. E. so lide, qui peut ou non contenir des couches de tissu de renforcement, réunie à un tube en résine thermo- durcissante renforcé de plusieurs couches de tissu.
Ainsi qu'il a été dit plus haut, on pourrait sup primer l'enroulement 18 pourvu que l'on conserve l'enroulement 20. On a trouvé que les résines époxy ont avec le tissu de verre nu une adhérence telle qu'une légère extrusion de P. T. F. E. solide entre les lèvres des joints de l'enroulement 20 n'empêche pas d'obtenir un produit final satisfaisant.
Il va de soi que pendant la préparation de l'en semble, celui-ci devra être porté à une température supérieure au point de fusion du P. F. T. E., mais cependant inférieure à sa température de décompo sition.
Chemically inert pipe and method for making such pipe The present invention relates to a chemically inert pipe and further comprises a method of making such pipe.
In the description which follows, the term pipe will be used to denote any hollow body, whatever its section, capable of conveying a liquid or fluid agent. By the expression chemically inert is meant a pipe which is unassailable by chemical agents and solvents, with the exception of molten alkali metals and fluorine at high temperature and under high pressure.
Hoses having such chemical inertness are in great demand by the chemical and pharmaceutical industries as well as by the food industries, and by a large number of other industries. There are obviously pipes with such qualities, including those made of glass, porcelain, ceramic or formed of combinations of these materials with steel, etc. But they are all fairly fragile and can chip or break and require frequent repair or replacement.
It has been proposed to produce a chemically inert pipe comprising an inner jacket made of polytetrafluoroethylene resin (abbreviated <B>: </B> PTFE), reinforced by several layers of glass fabric pre-impregnated with this resin, in which the jacket is melted in situ from unmelted PTFE extruded into a paste and is simultaneously joined to the reinforcing layers. The pipe produced in this way has a non-porous interior wall even after prolonged service and makes it possible to take full advantage of the chemical inertia of the P. T. F. E. resin.
Although the above pipe is perfectly suitable for the uses for which it is intended, it nevertheless has the disadvantage of being of a rather high cost price, because of the high cost of the P. T. F. E.
Consequently, the object of the present invention is to provide at a lower cost a pipe having substantially the same qualities or the same chemical inertness and the same or better mechanical properties as the known pipes.
The present invention further comprises a process for manufacturing this pipe.
The accompanying drawing shows, by way of example, an embodiment of the pipe which the invention comprises and at the same time illustrates a particular implementation of the method which also comprises the invention.
Fig. 1 represents said embodiment of the pipe and illustrates the various phases of its preparation in a particular implementation of the process which the invention comprises.
Fig. 2 is a view similar to FIG. 1, showing the subsequent phases of the manufacture of the pipe in the same particular implementation of the process.
In the particular implementation of the method illustrated in FIGS. 1 and 2, the first phase consists in placing on mandrel 10, a continuous layer of P. T. F. E. extruded into a paste containing no volatile constituents. This continuous layer is obtained by using an extruded ribbon of unmelted paste which is wound around the mandrel with a slight overlap, as shown at 12.
To obtain the best results, it has been found advantageous to cover this first winding with a second winding 14 formed of a ribbon of molten P. T. F. E.. As shown in fig. 1, the second winding can be placed on top of the first by winding it in the same direction, but by arranging so that the covering zones 16 of the second are situated between the covering zones 12 of the first. It will be noted that a smoother surface is thus obtained than if the second winding were carried out in the opposite direction.
The next phase consists of superimposing one or more windings formed of strips of fabric impregnated with molten or agglomerated P. T. F. E. There is shown in FIG. 1 two such windings 18 and 20. It is important to note that the final winding, in this case the winding 20, is impregnated only on its inner face, while the outer side 22 of the fabric is bare. Bottom windings such as 18 should be impregnated on both sides. The results have been found to be excellent when using glass cloth. However, it is observed that the fabric impregnated with P. T. F. E.
is relatively inflexible. This is why, in order to obtain a final product free of voids, it is generally necessary to avoid overlapping the turns during the laying of the tape. However, care must be taken to make sure the turns of the tape touch each other during winding. By using a wound tape with contiguous turns, it is preferable to alter the direction of winding of the successive windings.
After winding the tape 20, which is impregnated on only one side, the whole is surrounded by a tightening winding 24 of uncoated glass fabric tape. Preferably, the winding 24 will be made in the same direction as that of the tape 20 in order to help tighten the underlying windings. The assembly thus formed should be heated, in any suitable manner, until it reaches a uniform temperature above the gel point of P. T. F. E.
Although this gel point is close to 3251), it is preferred to raise the temperature up to about 370o, so that the unmelted ru ban melts and the adjacent surfaces of the resin are welded to each other.
The role of the glass fabric ribbon winding 24 is to exert pressure on the underlying windings while the assembly is heating. When this operation is completed and the assembly has cooled, the strip 24 is removed. A partial assembly is thus obtained, the shape of which corresponds to that of the mandrel and the outer surface of which is formed of bare glass fabric.
The following operation is shown in fig. 2, which shows the wrapping around the first partial set of a plurality of fabric tapes 32 and 34 impregnated on both sides with an uncured thermosetting resin to form a composite assembly. In fig. 2, only three windings have been shown, but it is preferable to use more, although a lesser number can be provided.
As shown, each rolling is performed in the opposite direction to the previous one. The usual flexibility of non-polymerized thermosetting resins makes it possible to cover the adjacent turns, preferably over half of their width. Any thermosetting resin can be used as long as it adheres to the material of which the outer surface 22 of the partial assembly is formed. The so-called epoxy resins are the most suitable for this purpose.
After having wound the tapes 32 and 34 on the partial assembly, it is now necessary to polymerize the thermosetting resin. This can be done by the action of heat or with the aid of a catalyst, or by any other known means. If it is deemed necessary to pressurize the outer thermosetting resin impregnated fabric winding, the composite assembly may be surrounded by a first winding of molten P. T. F. E. tape 36; followed by a winding of glass fabric tape 38.
The molten ribbon 36 acts as a separation medium. to allow removal thereof as well as the tightening tape 38 after the polymerization of the thermosetting resin. After the resin has cured, the composite assembly is removed from the pipe and the pipe is completed.
Note that the final pipe consists of an inner liner of solid P. T. F. E. resin, which may or may not contain layers of reinforcing fabric, joined to a thermosetting resin tube reinforced with several layers of fabric.
As has been said above, one could suppress the winding 18 provided that one keeps the winding 20. It has been found that the epoxy resins have with the bare glass fabric an adhesion such as a slight extrusion of solid PTFE between the lips of the seals of the winding 20 does not prevent a satisfactory end product from being obtained.
It goes without saying that during the preparation of the whole, it will have to be brought to a temperature above the melting point of P. F. T. E., but nevertheless below its decomposition temperature.